Compact CHI 协议环境¶

功能描述¶

Compact CHI 协议环境为 ICache、DCache、PTW 和 UnCache 请求方提供统一的接口类型、参数和编码常量。它定义 REQ、EVT、RSP、DAT、SNP 五类 Flit，以及包含七个 ready/valid 通道的 CompactCHIRequesterIO。

协议环境只负责描述消息格式和基础编码辅助函数。缓存命中、MSHR、一致性状态、DBID 生命周期、CompAck 时机、Snoop 数据生成和请求重试由请求方控制器负责。

当前单核集成约定上游节点号如下：

请求方	NodeID
ICache	`0b00`
PTW	`0b01`
DCache	`0b10`
UnCache	`0b11`

NodeID 字段宽度仍由 CompactCHIParams 参数决定。上述数值是系统集成约定，不改变协议字段宽度。

参数描述¶

协议参数由 CompactCHIParams 定义。

参数	默认值	含义
`addrBits`	48	REQ/EVT 字节地址宽度
`upstreamNodeIdBits`	7	上游请求方 NodeID 宽度
`downstreamNodeIdBits`	7	下游 Completer NodeID 宽度
`txnIdBits`	8	REQ/EVT 和下游返回消息 TxnID 宽度
`dbidBits`	8	上游完成消息、写数据和 SNP TxnID 宽度
`tagAliasBits`	无默认值	TagAlias 宽度，由上游 VIPT Cache 的参数规格确定，或由其索引配置自动导出；REQ 与 SNP 必须使用相同宽度
`dataBits`	256	单拍数据宽度，允许 64/128/256/512
`dataIdBits`	1	必须等于 `log2Ceil(512 / dataBits)`
`reqOpcodeBits`	6	Compact CHI REQ Opcode 宽度
`evtOpcodeBits`	1	EVT Opcode 宽度
`snpOpcodeBits`	2	SNP Opcode 宽度
`upRspOpcodeBits`	1	上游 RSP Opcode 宽度
`downRspOpcodeBits`	3	下游 RSP Opcode 宽度
`upDatOpcodeBits`	2	上游 DAT Opcode 宽度
`downDatOpcodeBits`	1	下游 DAT Opcode 宽度

TagAlias 由具体 VIPT 请求方根据自身索引结构生成，协议环境不规定它对应哪些虚拟地址位。tagAliasBits 必须由 DCache 或其他上游 Cache 的参数显式传入，不能在协议包中假定固定值。REQ 和 SNP 使用同一 tagAliasBits 配置；配置为 0 表示系统不启用硬件别名维护。

Resp 编码由 CompactCHIResp 提供：

常量	编码
`I`	`0b000`
`SC`	`0b001`
`UC`	`0b010`
`I_PD`	`0b100`
`SC_PD`	`0b101`
`UC_PD`	`0b110`

0b011 和 0b111 为保留编码。协议环境不实现缓存状态机，只提供状态编码。

接口描述¶

请求方使用：

val port = IO(new CompactCHIRequesterIO(c, wayBits))

端口	请求方方向	Flit	TxnID 宽度
`req`	发出	`CompactCHIReqFlit`	`txnIdBits`
`evt`	发出	`CompactCHIEvtFlit`	`txnIdBits`
`txRsp`	发出	`CompactCHIUpRspFlit`	`dbidBits`
`txDat`	发出	`CompactCHIUpDatFlit`	`dbidBits`
`rxRsp`	接收	`CompactCHIDownRspFlit`	`txnIdBits`，另有 `dbID`
`rxDat`	接收	`CompactCHIDownDatFlit`	`txnIdBits`，另有 `dbID`
`rxSnp`	接收	`CompactCHISnpFlit`	`dbidBits`

所有端口使用 ready/valid 握手。

REQ 包含 TagAlias、NS、Order、MemAttr、Excl、ExpCompData、ExpCompStash、WayValid 和 Way。EVT 的 MemAttr 只有 Allocate 属性。UpRSP/UpDAT 和 DnRSP/DnDAT 保留 RespErr；UpDAT 保留 byteEnable，用于部分写；DnRSP/DnDAT 保留 CBusy 和 DataSource。

SNP 的 Addr 是物理地址右移 3 位。SNP 扩展携带 TagAlias，表示被探测的上游旧副本使用的 alias；它不替代物理地址，也不携带 Way。

事务描述¶

ReadShared 与 CompAck¶

请求方发出 ReadShared，接收完整 CompData 后使用数据消息中的 DBID 发送 CompAck。CompAck 的 TxnID 是 DBID，不是原请求 TxnID。

port.txRsp.bits := CompactCHIEdge.compAck(c, completion)

ReadUnique 和 MakeUnique 也可能需要 CompAck。ReadUnique 可以通过 RSP 返回无数据 Comp；ReadOnce、ReadNoSnp、CMO、Stash 和写请求不发送 CompAck。

ReadOnce 与 Snoop¶

ReadOnce 在收齐 CompData 后结束，不发送 CompAck。收到 SNP 后，使用 SNP 的 TxnID 生成 SnpResp，源和目标对调：

port.txRsp.bits := CompactCHIEdge.snoopResponse(
  c,
  port.rxSnp.bits,
  resp = CompactCHIResp.I,
  respErr = CompactCHIRespErr.NoError,
)

需要返回数据时，控制器另外发送 CompactCHIUpDatFlit，使用 SnpRespData 和 SNP 的 TxnID。

非缓存写¶

WriteNoSnpPtl 和 WriteNoSnpFull 的数据必须在收到 DBIDResp 或 CompDBIDResp 后发送。byteEnable 表示本拍每个字节是否有效；256 bit 数据拍包含 32 个字节，部分 MMIO 写不能因为总线宽度为 32B 而省略掩码。

Opcode 范围¶

协议环境定义以下非保留 Opcode：

EVT：Evict、WriteBackFull；
REQ：StashShared、StashUnique、ReadNoSnp、ReadOnce、ReadShared、WriteNoSnpPtl、WriteNoSnpFull、WriteUniquePtl、WriteUniqueFull、CleanShared、CleanInvalid、MakeInvalid、ReadUnique、MakeUnique；
SNP：SnpMakeInvalid、SnpToInvalid、SnpToShared、SnpToClean；
DnRSP：CompStash、Comp、DBIDResp、CompDBIDResp、CompCMO；
UpRSP：CompAck、SnpResp；
DnDAT：CompData；
UpDAT：NonCopyBackWrData、CopyBackWrData、SnpRespData。

REQ 的 0x20..0x31 保留为 Atomic 编码范围，当前协议环境只保留合法编码判断，不提供 Atomic 事务 helper 或执行逻辑。保留编码不定义为正常 Opcode。

状态机与控制边界¶

本协议环境没有事务状态机、MSHR、DBID 配对、CompAck 调度、Retry/P-Credit、缓存状态迁移或 Snoop 数据生成。请求方控制器必须自行保存跨周期事务上下文，并保证各通道在反压期间保持 Flit 稳定。