徹底 解説

徹底
解説
第 5回
内藤 竜治
物理層の実装（後編）∼物理層がリンク・アップするまで∼
前回（第4回，2009年4月号，pp173-183）はPIPEに適切な制御信号を与えると，パソコン側から何らかのデ
ータが送られてくるのを確認した．今回は送られてきたデータを解析するとともに，アドイン・カードからも適切
なデータを送って，物理層レベルでのリンク・アップを行う．
（筆者）
1．リンク・トレーニング・ステータス
ステート・マシンの概要
すると見通しのよい設計ができます．
つまり，メインのステート・マシンを一つと，サブのス
テート・マシンをいくつか用意して，サブのステート・マ
● リンク・トレーニング・ステータス・ステート・マ
シンが出すローカルな完了信号によってメインのステー
ト・マシンが遷移するようにします（図 4）．
シンとは
PCI Express は，リンクの状態を管理するためにリンク・
メインのステート・マシンを具体的に書くとリスト 1 の
トレーニング・ステータス・ステート・マシン（LTSSM）
ようになります．ltssm はステートを表す信号で，LTS_
という機構を備えています．LTSSM は図 1 に示すような
Detect や LTS_Polling は ltssm の状態を定義する定
状態を持つステート・マシンです．LTSSM は物理層の中
数です．detect_done や polling_failed はサブのス
に存在し，物理層が送受信したオーダード・セット（物理
層パケットともいう．連載 4 回目で解説）を見て遷移しま
す（図 2）．
リセット後
ここからスタート
LTSSM はリセット後，Detect → Polling → ConfiguDetect
ration → L0 と進みます．LTSSM の各のステートにはサブ
ステートがあり，各サブステートでは TS1/TS2 オーダー
Disabled
ド・セット（図 3．詳細は連載第 4 回を参照）を送受信し合
Polling
い，パソコンとアドイン・カード間で互いのステートを合
わせながら一緒に進んでいきます．L0 は通常の動作状態
Hot
Reset
で，この状態まで到達すると物理層の初期化は完了です．
Configuration
L0s と L1 と L2 は低消費電力状態で，通信は行われませ
ん．Recovery ステートは L0 で通信中に問題が発生したと
Loop
back
通常動作
状態
きに移行するステートです．
L0
TS1/TS2 で交換する情報は，リンク番号とレーン番号，
FTS の値注 1 です．
Recovery
L2
● ステート・マシンの実装
L0s
サブステートまで含めると，LTSSM には 20 近いステー
トがあります．このようなステート・マシンは階層構造に
再トレーニング
L1
低消費電力状態
注 1 ：L0s ステートから L0 に復帰するために必要な FTS パケットの数で
PHY の性能によって決まる．
図 1 LTSSM の状態遷移図
June 2009 KEYWORD ―― リンク・トレーニング・ステータス・ステート・マシン，Detect ステート，Polling ステート，
Configuration ステート，L0 ステート
157