PCI Express*向け F タイル Avalon® ストリーミングのインテル® FPGA IPユーザーガイド

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ID 683140
日付 12/17/2021
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 頭字語 2. はじめに 3. IPアーキテクチャーと機能の説明 4. 高度な機能 5. インターフェイス 6. パラメーター 7. テストベンチ 8. トラブルシューティング/デバッグ 9. Fタイル Avalon ストリーミング・インテル FPGA IP for PCI Expressユーザーガイドのアーカイブ 10. Fタイル Avalon ストリーミング インテル FPGA IP forPCI Expressユーザーガイドの改訂履歴 A. コンフィグレーション・スペース・レジスター B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装 C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット D. ルートポートの列挙
2. はじめに x
2.1. このボードについて 2.2. 特性 2.3. リリース情報 2.4. サポートされるデバイスファミリー 2.5. リソース利用率りそーすりようりつ 2.6. IPコアとデザイン例のサポートレベル
3. IPアーキテクチャーと機能の説明 x
3.1. アーキテクチャー 3.2. 機能の説明 3.3. Avalon-ST TXインターフェイス 3.4. 割り込み 3.5. 完了タイムアウト 3.6. ホットプラグ 3.7. パワー・マネジメント 3.8. コンフィグレーション出力インターフェイス（COI） 3.9. コンフィグレーション・インターセプト・インターフェイス（EPのみ） 3.10. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス 3.11. PHYリコンフィグレーション・インターフェイス 3.12. ページ・リクエスト・サービス（PRS）（EPのみ）
3.1. アーキテクチャー x
3.1.1. クロック 3.1.2. refclk 3.1.3. リセット
3.2. 機能の説明 x
3.2.1. PMA/PCS 3.2.2. データリンク層 3.2.3. トランザクション層
3.3. Avalon-ST TXインターフェイス x
3.3.1. TLPヘッダーおよびデータ情報 3.3.2. Avalon-ST 3.3.3. Avalon-ST 3.3.4. タグの割り当て 3.3.5. バッファー・サイズの拡張
3.3.2. Avalon-ST x
3.3.2.1. RX フロー制御
3.3.3. Avalon-ST x
3.3.3.1. TXフロー制御
3.4. 割り込み x
3.4.1. レガシー割り込み 3.4.2. MSI 3.4.3. MSI-X
3.10. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス x
3.10.1. レジスター・アクセスの設定
3.10.1. レジスター・アクセスの設定 x
3.10.1.1. ダイレクトユーザーAvalon-MMインターフェイス（バイトアクセス） 3.10.1.2. デバッグ・レジスター・インターフェイス・アクセス（Dwordアクセス）
4. 高度な機能 x
4.1. 仮想化サポート 4.2. （VCOバイパスモード） 4.3. Precision Time Measurement (PTM) 4.4. スケーラブルなIOV
4.1. 仮想化サポート x
4.1.1. Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV) 4.1.2. VirtIO
4.1.1. Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV) x
4.1.1.1. SR-IOVの実装ｎ
4.1.1.1. SR-IOVの実装ｎ x
4.1.1.1.1. Functional Level Reset (FLR)
4.1.2. VirtIO x
4.1.2.1. VirtIOの実装 4.1.2.2. VirtIOレジスター
4.2. （VCOバイパスモード） x
4.2.1. TLPバイパスモードの設定を登録する 4.2.2. TLPバイパスモードでのAvalon-MMの使用 4.2.3. MII送信インターフェイス 4.2.4. MII受信インターフェイス 4.2.5. コンフィグレーションTLP 4.2.6. 不正な形式のTLP 4.2.7. ECRC
4.2.1. TLPバイパスモードの設定を登録する x
4.2.1.1. ベース・アドレス：0x14194 4.2.1.2. ベース・アドレス：0x14190
5. インターフェイス x
5.1. このボードについて 5.2. クロックとリセット 5.3. シリアル・データ・インターフェイス 5.4. Avalon-ST インターフェイス 5.5. 割り込みインターフェイス 5.6. ハードIPステータス・ｓインターフェイス 5.7. エラー・インターフェイス 5.8. 10ビットのタグ・サポート・インターフェイス 5.9. コンプリーション・タイムアウト・エラー 5.10. パワー・マネジメント・インターフェイス 5.11. ホット・プラグ・インターフェイス（RPのみ） 5.12. ペイロード出力インターフェイス 5.13. コンフィグレーションインターセプトインターフェイス（EPのみ） 5.14. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス 5.15. PHYリコンフィグレーション・インターフェイス 5.16. ページ・リクエスト・サービス（PRS）インターフェイス（EPのみ） 5.17. FLRインターフェイス信号 5.18. PTMインターフェイス信号 5.19. VFエラー・フラグ・インターフェイス信号 5.20. VirtIO PCIコンフィグレーション・アクセス・インターフェイス信号
5.4. Avalon-ST インターフェイス x
5.4.1. Avalon-ST RXインターフェイス信号 5.4.2. Avalon-ST TXインターフェイス信号
5.5. 割り込みインターフェイス x
5.5.1. レガシー割り込みインターフェイス信号 5.5.2. MSI保留ビット・インターフェイス信号
6. パラメーター x
6.1. デバッグ・レベルの設定 6.2. Clock Control IPコアのパラメーター
6.2. Clock Control IPコアのパラメーター x
6.2.1. Avalonのパラメーター 6.2.2. Base Address Register 6.2.3. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター 6.2.4. デバイス識別レジスター 6.2.5. コンフィグレーション、デバッグおよび拡張オプション
6.2.3. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター x
6.2.3.1. Device Capabilities 6.2.3.2. Link Capabilities 6.2.3.3. Legacy Interrupt Pin Register 6.2.3.4. MSI Capabilities 6.2.3.5. MSI-X Capabilities 6.2.3.6. Slot Capabilities 6.2.3.7. Latency Tolerance Reporting（LTR） 6.2.3.8. Process Address Space ID（PASID） 6.2.3.9. Device Serial Number Capability 6.2.3.10. Page Request Service (PRS) 6.2.3.11. Access Control Service (ACS) Capabilities 6.2.3.12. パワー・マネジメン 6.2.3.13. Vendor Specific Extended Capability (VSEC) 6.2.3.14. Precision Time Measurement (PTM) 6.2.3.15. Address Translation Services (ATS) 6.2.3.16. TLP Processing Hints (TPH) 6.2.3.17. VirtIOパラメーター
7. テストベンチ x
7.1. プログラミング・ファイルの生成 7.2. エンドポイント・テストベンチ 7.3. Avalon-MMテスト・ドライバー・モジュール 7.4. ルートポートBFM 7.5. BFMプロシージャーおよびファンクション
7.4. ルートポートBFM x
7.4.1. BFMメモリーマップ 7.4.2. コンフィグレーション・スペース・バスおよびデバイスの番号付け 7.4.3. ルートポートおよびエンドポイントのコンフィグレーション 7.4.4. アプリケーション層への読み出しおよび書き込みトランザクションの発行
7.5. BFMプロシージャーおよびファンクション x
7.5.1. ebfm_barwrプロシージャー 7.5.2. ebfm_barwr_immプロシージャー 7.5.3. ebfm_barrd_waitプロシージャー 7.5.4. ebfm_barrd_nowtプロシージャー 7.5.5. ebfm_cfgwr_imm_waitプロシージャー 7.5.6. ebfm_cfgwr_imm_nowtプロシージャー 7.5.7. ebfm_cfgrd_waitプロシージャー 7.5.8. ebfm_cfgrd_nowtプロシージャー 7.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー 7.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー 7.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー 7.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション
7.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー x
7.5.9.1. ebfm_cfg_rp_epプロシージャー 7.5.9.2. ebfm_cfg_decode_barプロシージャー
7.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー x
7.5.10.1. 共有メモリー定数 7.5.10.2. shmem_writeタスク 7.5.10.3. shmem_readファンクション 7.5.10.4. shmem_display Verilog HDLファンクション 7.5.10.5. shmem_fillプロシージャー 7.5.10.6. shmem_chk_okファンクション
7.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー x
7.5.11.1. ebfm_display Verilog HDLファンクション 7.5.11.2. ebfm_log_stop_sim Verilog HDLファンクション 7.5.11.3. ebfm_log_set_suppressed_msg_maskタスク 7.5.11.4. ebfm_log_set_stop_on_msg_mask Verilog HDLタスク 7.5.11.5. ebfm_log_open Verilog HDLファンクション 7.5.11.6. ebfm_log_close Verilog HDLファンクション
7.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション x
7.5.12.1. himage1 7.5.12.2. himage2 7.5.12.3. himage4 7.5.12.4. himage8 7.5.12.5. himage16 7.5.12.6. dimage1 7.5.12.7. dimage2 7.5.12.8. dimage3 7.5.12.9. dimage4 7.5.12.10. dimage5 7.5.12.11. dimage6 7.5.12.12. dimage7
8. トラブルシューティング/デバッグ x
8.1. ハードウェア 8.2. デバッグ・ツールキット
8.1. ハードウェア x
8.1.1. リンク・トレーニングの問題のデバッグ 8.1.2. データ転送とパフォーマンスの問題のデバッグ
8.1.1. リンク・トレーニングの問題のデバッグ x
8.1.1.1. 一般的なツールとユーティリティ 8.1.1.2. SignalTapIIロジック・アナライザ 8.1.1.3. システム・デバッグ・ツール
8.1.1.3. システム・デバッグ・ツール x
8.1.1.3.1. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイスの使用 8.1.1.3.2. LCRCおよびECRCエラーカウントを有効にして読み出します
8.1.2. データ転送とパフォーマンスの問題のデバッグ x
8.1.2.1. Advanced Error Reporting Capability 8.1.2.2. 第2レベルのデバッグツール
8.2. デバッグ・ツールキット x
8.2.1. このボードについて 8.2.2. Fタイルのデバッグ・ツールキットの有効化 8.2.3. Fタイルのデバッグ・ツールキットの起動 8.2.4. Fタイルのデバッグ・ツールキットの使用 8.2.5. Fタイル・リンク・インスペクターの使用
8.2.4. Fタイルのデバッグ・ツールキットの使用 x
8.2.4.1. メインビュー 8.2.4.2. ツールキットパラメーター 8.2.4.3. チャネル・パラメーター 8.2.4.4. アイビューア
8.2.4.2. ツールキットパラメーター x
8.2.4.2.1. Fタイル情報 8.2.4.2.2. イベントカウンター 8.2.4.2.3. P0、P1コンフィギュレーション・デバイス
8.2.4.3. チャネル・パラメーター x
8.2.4.3.1. 一般的なPHY 8.2.4.3.2. TXパス 8.2.4.3.3. RXパス
A. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
A.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター A.2. コンフィグレーション・スペース・レジスターのアドレスマップ A.3. インテル定義のVSEC機能レジスター
A.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
A.1.1. レジスターアクセスの定義 A.1.2. PCIe Configuration Informationレジスター A.1.3. PCI Express機能構造 A.1.4. Physical Layer 16.0 GT/s Extended Capability Structure A.1.5. MSI-X Capabilities
A.2. コンフィグレーション・スペース・レジスターのアドレスマップ x
A.2.1. SR-IOV Virtualization Extended Capabilities Registers Address Map A.2.2. 各仮想機能のPCIeコンフィグレーション・レジスター
A.2.2. 各仮想機能のPCIeコンフィグレーション・レジスター x
A.2.2.1. Alternative Routing ID (ARI) Capability Structure A.2.2.2. TLP Processing Hint (TPH) Capability Structure A.2.2.3. Address Translation Services (ATS) Capability Structure A.2.2.4. Address Translation Services (ACS) Capability Structure
A.2.2.1. Alternative Routing ID (ARI) Capability Structure x
A.2.2.1.1. ARI Enhanced Capability Header Register (Offset 0x0) A.2.2.1.2. ARI機能および制御レジスター（オフセット0x4）
A.2.2.2. TLP Processing Hint (TPH) Capability Structure x
A.2.2.2.1. TPH Requester Enhanced Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.2.2. TPH Requester Capability Register (Offset 0x4) A.2.2.2.3. TPH Requester Control Register (Offset 0x8)
A.2.2.3. Address Translation Services (ATS) Capability Structure x
A.2.2.3.1. ATS Enhanced Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.3.2. ATS Capability Register and ATS Control Register (Offset 0x4)
A.2.2.4. Address Translation Services (ACS) Capability Structure x
A.2.2.4.1. ACS Extended Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.4.2. ACS Capability Register (Offset 0x4) A.2.2.4.3. ACS制御レジスター（オフセット0x6） A.2.2.4.4. 出力制御ベクトル（オフセット0x8）
A.3. インテル定義のVSEC機能レジスター x
A.3.1. Intel定義のVSEC機能ヘッダー（オフセット00h） A.3.2. インテル定義のベンダー固有のヘッダー（オフセット04h） A.3.3. インテルマーカー（オフセット08h） A.3.4. JTAGシリコンID（オフセット0x0C-0x18） A.3.5. ユーザー設定可能なデバイスとボードID（オフセット0x1C-0x1D） A.3.6. General Purpose Control and Status Register - 0xBB0 A.3.7. Uncorrectable Internal Error Status (修正不可能な内部エラーステータス) レジスター - 0xBB4 A.3.8. Uncorrectable Internal Error Mask (修正不可能な内部エラーマスク) レジスター - 0xBB8 A.3.9. Correctable Internal Error Status (修正可能な内部エラーマスク) レジスター - 0xBBC A.3.10. Correctable Internal Error Mask (修正可能な内部エラーマスク) レジスター
B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装 x
B.1. 翻訳済み/未翻訳のリクエストの送信 B.2. エンドポイント（EP）からルートコンプレックス（RC）へのページリクエストメッセージの送信 B.3. リクエスト/完了の無効化
C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット x
C.1. EP TLPバイパスモード（アップストリーム） C.2. RC TLPバイパスモード（ダウンストリーム）
1. 頭字語
2. はじめに
3. IPアーキテクチャーと機能の説明
4. 高度な機能
5. インターフェイス
6. パラメーター
7. テストベンチ
8. トラブルシューティング/デバッグ
9. Fタイル Avalon ストリーミング・インテル FPGA IP for PCI Expressユーザーガイドのアーカイブ
10. Fタイル Avalon ストリーミング インテル FPGA IP forPCI Expressユーザーガイドの改訂履歴
A. コンフィグレーション・スペース・レジスター
B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装
C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット
D. ルートポートの列挙

4.1.1. Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV)

PCIe用のFタイルIPは、SR-IOVをサポートします。 IPのエンドポイントポートコントローラは、SR-IOVエンドポイントごとに最大8つの物理機能（PF）と2048の仮想機能（VF）をサポートします。 VFコンフィグレーション・スペースレジスターはFタイルで強化されているため、FPGAファブリックリソースを必要としません。特定のVFベースのワークキューと割り込みテーブルは、ユーザー・アプリケーションによってFPGAファブリックに実装する必要があります。

表 25.  SR-IOVがサポートする機能のリスト
機能 サポート
SR-IOV

x16/x8コントローラーEPモードでサポートされます。

ROMモード以外ではサポートされていません。
MSI

PFでのみサポートされます。 VFではサポートされていません。

ベクトルごとのマスキングなし（PVM）。PVMが必要な場合は、MSI-Xを使用する必要があります。

注: SR-IOVを有効にする場合は、MSIまたはMSI-Xのいずれかを有効にする必要があります。
MSI-X

すべてのPFでサポートされています。

SR-IOVの場合、PFとVFは常にMSI-Xに対応しています。

注: VFは共通のテーブルサイズを共有します。VFテーブルのBIR/オフセットとPBAのBIR/オフセットはコンパイル時に固定されます。
注: SR-IOVを有効にする場合は、MSIまたはMSI-Xのいずれかを有効にする必要があります。
Function Level Reset (FLR)

すべてのPF/VFでサポートされています。

すべてのSR-IOV機能に必要です。
拡張タグ

すべてのPF/VFでサポートされています。拡張タグ機能を使用すると、TLPタグフィールドを8ビットにすることができるため、256個のタグをサポートできます。

アプリケーションは、すべての機能を組み合わせた場合、常に最大256個の未処理のタグに制限されていることに注意してください。

アプリケーション・ロジックは、タグの生成/追跡機能を実装する役割を果たします。
10ビットワード

すべてのPFでサポートされます。

x16は、10ビットのタグコンプリーターおよびリクエスター機能をサポートします。

x8は、10ビットのタグコンプリーター機能をサポートします。
AER PFは常にAER対応です。 VFにはAERは実装されていません。
Active-State Power Management（ASPM） Optionality Compliance

すべてのPF/VFでサポートされています。

ASPMがサポートされていないことを示すためにのみ使用されます。
Atomic Ops

リクエスター機能は、すべてのPF/VFでサポートされています。

コンプリーター機能がサポートされています。

Compare and Swap （CAS）AtomicOpsもサポートされています。最大128ビットのオペランドを処理できます。
Internal Error Reporting

すべてのPFでサポートされています（すべてのPFがAER対応であるため）。 VFはサポートされていません（VFはAERをサポートしていないため）。
TLP Processing Hints

2ビット処理ヒントと8ビットステアリングタグは、すべてのPF/VFでサポートされています。TPHプレフィックスはサポートされていません。

オプションで、TPHリクエスター機能を有効にすることを選択できます。ただし、IPは常にTPHコンプリーターに対応しています。
ID-Based ordering

すべてのPF/VFでサポートされています。

ただし、IPコアは並べ替えを実行しません。アプリケーション層はこれを行う必要があります。

IPコアは、Device Control2レジスターのIDORequest＆CompletionEnableビットのみを提供します。これにより、アプリケーションは、送信する要求と完了にAttrビットを設定することができます。

注: RX側の並べ替え機能は、バイパスキューによって制限される場合があります。 TX側では、IPコアは内部で生成されたTLPにIDOビットを設定しません。
Relaxed Ordering

RX側に実装されています。この機能は常にアクティブです。

TX側では、並べ替えはアプリケーションによって行われます。
Alternative Routing ID Interpretation (ARI)

EP（PF / VF）は常にARI対応です。これはデバイスレベルのオプションです（すべてのレーンまたはどれもARIをサポートしません）。

さらに、RPは常にARI対応です（ARI転送サポートビットは常に1です）。
Address Translation Service (ATS) すべてのEPPF/VFでサポートされています。
Page Request Service Interface (PRI) すべてのEPPF/VFでサポートされています。
User Extensions (Customer VSEC) すべてのPF/VFでサポートされています。
Gen3 Receiver Impedance (3.0 ECN) サポート有
Device Serial Number サポート有
Completion Timeout Ranges (Device Capabilities 2) すべての範囲がサポートされています。
Data Link Layer Active Reporting Capability (Link Capabilities) この機能は常にRPモードでサポートされますが、EPモードではサポートされません。
Surprise Down Error Reporting Capability (Link Capabilities) サポート有
PM-PCI Power Management D0/D3状態のみがサポートされています。
10.1376G (L0s/L1) サポート無し
Process Address Space ID (PASID) サポート有
TLP prefix 主にPASIDでサポートされています。
Latency Tolerance Reporting (LTR) サポートされています（PASIDの場合のみ）。
Access Control Services サポート有

セクションの内容
SR-IOVの実装ｎ

レベル 2 の表題