【博文连载】PCIe扫盲——弹性缓存（Elastic Buffer，or CTC Buffer）

前面在介绍PCIe物理层逻辑子层的文章中，有提到过弹性缓存（Elastic Buffer，又称为CTC Buffer或者Synchronization Buffer）。其本质上是一种FIFO，主要用于解决跨时钟域问题。当然，PCIe的弹性缓存还用于补偿时钟误差（Compensate for the clock differences）。实际上，除了PCIe，弹性缓存还广泛应用于其它的高速串行接口——USB、InfiniBand、Fibre Channel、Gigabit Ethernet等基于SerDes的应用。

由于PCIe采用的基于8b/10b的嵌入式源同步时钟，接收端存在两个时钟域：一个是通过CDR从数据流中解析出来的时钟，用该时钟对数据进行采样；另一个是本地时钟域，用于其他的逻辑的。借助弹性缓存（FIFO），可以实现数据在这两个时钟域的转换。

以PCIe Gen1为例，链路上的数据速率为2.5Gbps。但实际上，任何晶振（或者其他频率发生器）都是有误差的，PCIe Spec允许的误差范围为±300ppm（Parts Per Million）。即，链路上实际的频率范围为2.49925GHz~2.50075GHz。借助弹性缓存，通过删除或者插入SKP Ordered Set可以消除链路频率误差的影响。如下图所示：

需要注意的是PCIe Spec并没有规定弹性缓存的具体位置，设计者可以将弹性缓存放在8b/10b解码器之前，也可以把弹性缓存放在8b/10b解码器之后。不过，Mindshare的建议是将弹性缓存放置于8b/10b解码器之前的。

当本地时钟域的时钟（Local Clock）的速度比数据流通过CDR解析出的时钟（Recovered Clock）的时钟要快时，且弹性缓存即将被读空之前，可以向SKP Ordered Set中插入1~2个SKP。如下图所示：

当本地时钟域的时钟（Local Clock）的速度比数据流通过CDR解析出的时钟（Recovered Clock）的时钟要慢时，且弹性缓存即将溢出之前，可以从SKP Ordered Set中移除1~2个SKP。如下图所示：

需要特别注意的是，Intel提出的PIPE规范（并非PCI-SIG强制的规范，具体参考前面关于PIPE的文章）中，只允许每次从一个SKP Ordered Set中插入或者移除一个SKP。如果需要插入或者移除两个SKP，则需要对两个SKP Ordered Set进行操作。如下图所示：