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CXL.mem M2S Message 释义

news 2026/2/10 3:19:16

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文章目录

0. 前言
1. Req
- 1.1 MemOp
- 1.2 SnpType
- 1.3 Meta
2. RwD
3. BIRsp
4. 参考

0. 前言

M2S 方向有 3 个 Channel：Req，RwD，BIRsp，本文对 M2S 方向各 Channel 的 Message 进行释义。

在这里插入图片描述

1. Req

Req 是指未携带数据的 M2S 请求，多为 Read 及 Forward 相关。M2S Req 主要是在 MemOp、Meta、SnpType 共同作用下完成的，MemOp 指定 Memory 操作类型，SnpType 指定对 Device Cache 的操作，MetaField/MetaValue 指示 Host Cache 的状态。

1.1 MemOp

Req 包含以下几种 MemOp：

MemInv ，Master 发起的 Invalidation 操作，主要用于更新 Meta Data，无需读写数据。常用于 Master 获取归属于 Device Memory 的指定 Cacheline 的 Exclusive 或 Shared 权限。
MemInvNT ，跟 MemInv 类似，多了一层 Hint 的意思，暗示（但不保证）该 Invalidation 是非时态的，预计很快会写回。该请求读 Device Meta State，但是不修改。
MemRd ，常规的 Memory Read，Meta Field 及 MetaData 字段可用。若 Meta Field 包含有效字段，则执行 Meta 数据更新。
MemRdData ，常规的 Memory Read，忽略 MetaField 及 MetaValue 不用。Device 收到该请求后，若原 Meta0-State=I 则更新为 A，其他状态（SA）保持不变。
MemRdFwd ，将 D2H 的 Read 请求转发回去，仅适用于 HDM-D Host-bias 区域，Device DCOH 直接到其 Memory 内读数据，且完成后无需给 Host 回 Completion。该请求内的 Tag 采用 D2H Req 的 CQID，SnpType 必须为 NoOp。
MemWrFwd ，跟 MemRdFwd 类似，将 D2H 的 Write 请求转发回去，仅适用于 HDM-D Host Bias 区域，Device 完成后无需给 Host 回 Completion
MemSpecRd ，在 Home Agent 解决一致性之前就发出，从而减小 Latency，需要 MemData 但无需 Completion。Tag, MetaField, MetaValue, and SnpType 均 Reserved。
MemClnEvct ，跟 MemInv 类似，但是该请求还用于指示 Host 正在变为 I 状态且无需返回 Meta0 状态。仅用于 HDM-DB 地址域。

以上几种请求有特定的应用范围：对于 HDM-H 区域，只能发送 MemRd、MemInv、MemInvNT、MemRdData、MemSpecRd 这 5 种请求；MemRdFwd、MemWrFwd 是转发 Device 发来的请求，只适用于 HDM-D Host Bias 区域；MemClnEvct 仅用于 HDM-DB 区域。

对于 MemInv、MemRd、MemRdData，若 SnpType 包含有效命令，应按需求执行。

1.2 SnpType

SnpType 可认为是 Host 对 Device Cache 内 Cacheline 的操作请求，Host 通过该字段对 Device Cache 内的相关 Cacheline 进行 Snoop。SnpType 同样分为 SnpCur、SnpData 及 SnpInv，释义如下：

SnpData ，Requestor 需要至少一条 Shared Line；
SnpCur ，Requestor 读取 Device 侧该 Cacheline 的数据，且保证不会对齐进行缓存，Device 无需改变该 Cacheline 的状态；
SnpInv ，Requestor 想要独占该 Cacheline。

1.3 Meta

Meta 可认为 Host 给 Device 的暗示信息，告知 Device 该 CacheLine 在 Host 侧的 Cache 状态，而非 Device 内的状态，便于 DCOH 进行一致性相关操作。

Meta 有 MetaField、MetaValue 两个字段，释义如下：

MetaField ，指定 Meta 的 Entry，最大支持 3 个 Meta Field，目前只有 Meta0-State。如果存在 Meta Field，则需要更新相关 Meta Data 的值。如果 Device Memory 不支持 Meta Data，DCOH 仍然可以采用该字段来推测 Host 的指令意图。
MetaValue ，需要更新到指定 Meta 的值。对于 Meta0，不同的值代表不同的 Meta0-State。

更多 Meta Data 相关释义可参考《CXL Meta Data 介绍》。

2. RwD

RwD 为带有 Data 的 Memory 操作请求，通常为写 Memory 操作，也包含来借道的冲突指示操作。RwD 为独立 Channel 且不依赖于 M2S Req 或 S2M BISnp。

RwD 请求包括以下几种：

MemWr ，常规 Memory 写操作，整行写。MetaField 及 SnpType 按其既定意义执行。若 Snoop 到 Device 中该 Cacheline 为 M，DCOH 会将其 Invalidate 掉并将 Host 中的数据写回 Device Memory。
MemWrPtl ，部分写，跟 MemWr 的区别在于 MemWrPtl 带有 Byte Enable。如果 Device 内该 Cacheline 为 M，会先将 Host 发来的数据与当前数据 Merge，将 Cacheline Invalidate 掉并将 Merged 数据写入 Device Memory。MemWr 不涉及这个 Merge 操作。
BIConflict ，Host 在相同地址的 Cacheline 上检测到了一致性冲突。该请求的 Datapayload 字段全零，即不携带有意义的数据。之所以采用 RwD，是因为该 Channel 的复杂度较低，能够避免死锁。

3. BIRsp

BIRsp 是对 S2M BISnp 的响应, 指示 Host 完成 Back Invalidation 之后该 Cacheline 的状态。BIRsp 包含以下 Message：

BIRspI
BIRspS
BIRspE
BIRspIBlk
BIRspSBlk
BIRspEBlk

4. 参考

CXL Base Spec, r3.0
非时态数据- 知乎 (zhihu.com)

— END —

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