NVMe VIP架构：主机功能

星星科技指导员 2023-05-26 996

描述

上一篇文章中，介绍了一个基本的NVMe VIP测试用例，包括一些基本的设置，发送命令和接收完成。在这里，我们将再看一些NVMe命令，涉及VIP的一些特性和功能。

在这里，您可以了解有关适用于 NVMe 和 PCIe 的 Synopsys VC 验证 IP 的更多信息。

贵宾的（提醒）视图

我们上次简要介绍了这一点。这次我们将更深入地介绍，因此我们将继续参考此图：

控制器

NVMe VIP 提供了一组功能来帮助测试。其中包括随机化、功能窥探、简化的 PRP 和数据缓冲区处理、内存屏蔽和内置记分板。我们将依次通过另一个示例来查看其中的每一个。

继续我们的测试用例...

继上一篇文章中的“琐碎测试用例”之后（同样，我们没有显示一些任务参数或检查错误），让我们再看几个命令来启动我们的 NVMe 测试用例。

提醒一下：以脚本一词开头的任务是 NVMe 命令。其他（不以脚本开头）是 VIP 状态/控制/配置任务。

// We will assume that the PCIe stack is setup and running
bit [63:0] base_addr = 32’h0001_0000; // Ctlr BAR base addr
dword_t num_q_entries, ctlr_id;
// Tell the host where the controller has its base address
AllocateControllerID(base_addr, ctlr_id, status);
num_q_entries = 2;
// Create the Admin Completion and Submission Queues
ScriptCreateAdminCplQ(ctlr_id, num_q_entries, status);
ScriptCreateAdminSubQ(ctlr_id, num_q_entries, status);
// Send an “Identify Controller” Command
data_buf_t #(dword_t) identify_buffer; // identify data
identify_buffer = new(1024);
ScriptIdentify(ctlr_id, 0, identify_buffer, 0, status);

我们以调用标识控制器结束了最后一个示例。现在，继续在这一点上，我们读取字节 519：516 以获取有效命名空间 ID 的数量。我们通过 SetNumNamespaces（）调用将其传递给主机 VIP。请注意，我们必须对识别控制器缓冲区中返回的（小端序）数据进行字节交换。

int num_ns, nsid, blk_size_pow2, blk_size_in_bytes;
bit [63:0] ns_size_in_blks;
feature_identifier_t feature_id;
nvme_feature_t set_feature;
// We’ll grab the Number of valid namespaces (NN) from the
// identify buffer. Note index converted from bytes to dword.
num_ns = ByteSwap32(identify_buffer[516 >> 2]); // bytes 519:516
// Tell the VIP how many active NSIDs the controller has
SetNumNamespaces(ctlr_id, num_ns, status);

接下来，我们读取其中一个命名空间（命名空间 ID=1）的信息。请注意，我们在这里“作弊”了一点，因为我们应该遍历所有有效的命名空间。对于这个例子，我们只假设我们只有 NSID=1。尽管标识调用不采用 PRP 列表，但其主机内存缓冲区可以具有偏移量。如果需要，请选择参数“use_offset=1”。实际偏移通过约束 MIN/MAX_PRP_DWORD_OFFSET_VAR 随机化。

// Now send an “Identify Namespace” command for nsid=1
nsid = 1;
use_offset = 1;            // Randomize buffer offset
ScriptIdentify(ctlr_id, nsid, identify_buffer,
               use_offset, status);
// Pull information from format[0]
blk_size_pow2 = ByteSwap32(identify_buffer.GetData(128 >> 2)));
blk_size_pow2 = (blk_size_pow2 >> 16) & 32’hff; // dword[23:16]
blk_size_in_bytes = 1 << blk_size_pow2;          // Convert
ns_size_in_blks = ByteSwap64({identify_buffer.GetData(8 >> 2),
                              identify_buffer.GetData(12 >> 2)});
// Before we create queues, we need to configure the num queues
// on the controller.
feature_id = FEATURE_NUM_QUEUES;
set_feature = new(feature_id);

一旦识别命名空间返回，我们现在有了块大小和命名空间大小。我们使用设置功能设置请求的队列数量。通过 VIP 的功能侦听，这将（透明地）将 VIP 设置为当前支持的提交和完成队列数量（用于以后的检查和错误注入支持）。

接下来的步骤设置命名空间的格式（使用标识命名空间数据结构中的格式 0）。然后，我们更新命名空间信息的 VIP 视图。VIP 需要此命名空间信息来保留每个命名空间的记分板。

set_features.SetNumCplQ(2);     // Request number of sub &
set_features.SetNumSubQ(3);     // cpl queues
// Call Set Features command to set the queues on the ctlr
ScriptSetFeatures(ctlr_id, set_features, …, status);
// Note that Set Features Number of Queues command need not
// return the same amount of queues that were requested. We can
// check by examining set_features.GetNumCplQ() and
// GetNumSubQ(), but in this case we’ll just trust it…
// Format the Namespace
sec_erase = 0;        // Don’t use secure erase
pi_md_settings = 0;   // Don’t use prot info or metadata
format_number = 0;    // From Identify NS data structure
ScriptFormatNVM(ctlr_id, nsid, sec_erase, pi_md_settings,
                format_number, …, status);
// Tell the VIP about this NS
SetNamespaceInfo(ctlr_id, nsid, blk_size_in_bytes,
                 ns_size_in_blks, md_bytes_per_blk,
pi_md_settings, 0, status);

接下来，我们创建一对 I/O 队列。由于提交队列需要与其一起传递其配套完成队列，因此我们首先创建完成队列。请注意，队列创建例程采用参数重叠群。如果设置了重叠群，则队列将放置在连续内存中，否则将为该队列创建 PRP 列表。除了创建实际队列之外，VIP 还会在队列周围创建围栏，以验证对队列的内存访问。从控制器（例如）从完成队列读取的尝试将被标记为无效的访问尝试。实际队列 ID 是随机的（在法律和用户可配置的约束范围内）。

// Create the I/O Queues
num_q_entries = 10;
contig = 1; // Contiguous queue
ScriptCreateIOCplQ(ctlr_id, num_q_entries,
contig, …, cplq_id, …, status);
contig = 0; // PRP-based queue
ScriptCreateIOSubQ(ctlr_id, num_q_entries,
contig, cplq_id …, subq_id, …, status);

一旦我们创建了 I/O 队列，我们就可以开始执行 I/O.使用 ScriptWrite（）和 ScriptRead（）调用，我们将数据发送到控制器并立即检索相同的数据。数据的底层数据结构（在主机内存中）由 VIP 自动构建。请注意 use_offset 参数（与我们的队列创建任务一样）来控制我们是否生成 PRP 和 PRP 列表偏移量（分别由 MIN/MAX_PRP_DWORD_OFFSET_VAR 和 MIN/MAX_PRP_LIST_DWORD_OFFSET 控制）。由于我们内置了记分板，我们不必比较从写入的数据读取的数据，VIP 正在根据其卷影副本检查返回的数据，该卷影副本正在跟踪成功向控制器写入的 VIP。

// Do our I/O write then read with a random LBA/length
data_buf_t #(dword_t) wbuf, rbuf; // Write/Read Data buffers
num_blks = RandBetween(1, ns_size_in_blks);
lba = RandBetween(0, ns_size_in_blks – num_blks);
num_dwords = (blk_size_in_bytes / 4) * num_blks;
wbuf = new(num_dwords);
for (int idx = 0 ; idx < num_dwords ; idx++) // Fill the buffer
   wbuf.SetData(idx, { 16’hdada, idx[15:0] } );
ScriptWrite(ctlr_id, subq_id, lba, nsid, wbuf, num_blks,
            use_offset, …, status);
// We’ll read the same LBA since we know it’s been written
   ScriptRead(ctlr_id, subq_id, lba, nsid, rbuf, num_blks,
              use_offset, …, status);
// Do what you’d like with the rbuf (that’s the data we just read).

大功告成！

希望这能让我们完成大部分基础知识。您应该对VIP的操作有很好的感觉。同样，其中许多任务都有更多的参数，允许更多的控制和错误注入，但我们的目标是在不处理更深奥的功能的情况下完成。如果您有VIP手边的VIP，请随意浏览示例：它们应该看起来很熟悉。

审核编辑：郭婷

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