指令控制模塊由一個指令信息緩存， 一個指令組裝狀態機和一個 ID 池組成。 指令信息緩存中存放著由系統控制模塊寫入的待處理指令信息； 指令組裝狀態機獲取緩存的指令信息， 將其組裝成提交隊列條目寫入提交隊列中； ID 池則用于存放可使用的指令 ID。

圖1 NVMe控制器之指令控制轉移圖

指令組裝狀態機狀態轉移如圖 1所示。 系統復位后， 首先進入 IDLE 狀態。 在IDLE 狀態下， 當檢測到指令信息緩存非空時， 表示有新的指令信息需要處理， 跳轉到 GET_CMD 狀態； 當指令信息緩存為空時， 保持 IDLE 狀態。

在 GET_CMD 狀態下， 讀取一條緩存中的指令信息， 同時從 ID 池中獲取一個 ID，進入 SEL_SQ 狀態； 如果 ID 池中的 ID 全部都在被使用， 則保持 GET_CMD 狀態。

在 SEL_SQ 狀態下， 根據讀取的指令信息的指令類型選擇提交條目將要放入的提交隊列。 當指令類型為 Admin 指令時， 選擇 Admin 提交隊列， 當指令類型為 I/O 指令時， 使用輪詢仲裁選擇將要放入的隊列。 然后跳轉到 WR_SQ 狀態。

在 WR_SQ 狀態下， 將獲取的 ID 和指令信息組裝成為提交條目， 寫入 SEL_SQ狀態下選擇的隊列。 如果指令涉及數據傳輸， 在該狀態下還要將 ID 和對應的 PRP 寫入 PRP 控制模塊。 完成指令的寫入后， 如果指令信息緩存非空， 跳轉到 GET_CMD獲取新的指令信息， 否則回到 IDLE 狀態。

ID 池在復位時被寫入位寬為 16 比特的連續 ID， 由于實際應用中 SSD 處理任務的性能有限， 所以將 ID 池深度設置為 1024， 足以滿足常見 SSD 的并發性能。 在有新的指令信息被組裝成提交條目時， ID 池中的 ID 被讀出； 在接收到新的完成條目時，將完成條目中返回的指令 ID 寫入 ID 池。

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審核編輯 黃宇