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针对同一TC，PCIe有一套Ordering rules.

Ordering rule的作用：

• 兼容传统的总线（PCI,PCI-X,AGP）
• 确保Completion是确定的，顺序是可控的
• 避免deadlock死锁
• 通过最小化read latency和管理read write ordering以此来最大化性能和吞吐率

有三种模型：

• Strong Ordering: 同一TC,需要采用强序（Producer/Consumer模型的前提下）。
• Weak Ordering: 如果没有依赖关系（非Producer/Consumer模型），不需要采用强序，可以safely reorder.
• Relaxed Ordering: 某些transactions可以通过软件控制，优点是可以像weak ordering一样提供性能，但是是由软件指定没有依赖关系.

同一TC采用一套PCIe Ordering rule, 但是为了设计简单，不同TC但是映射到同一VC时规则也采用同一套规则。

以下介绍PCIe Ordering Rule

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注意：Y/N表示两种情况都不会违反PCIe Ordering Rule

Posted Request : Memory Write Request or a Message Request.

Read Request: Configuration Read Request, an I/O Read Request, or a Memory Read Request.

NPR (Non-Posted Request) with Data: Configuration Write Request, an I/O Write Request, or an AtomicOp Request.

正常条件下（无RO，无IDO）

A2a---P不能超越之前发起的P

B2a, C2a---NP不能超越之前发起的P

D2a---CPL不能超越之前发起的P

B3,B4,C3,C4---NP允许超越之前的NP

A5a---P允许超越之前的CPL

B5,C5---NP允许超越CPL

D5a---CPL允许超越CPL（不同的Transaction ID）

D5b---CPL不允许超越CPL（同一Transaction ID）

RO情况下：（与P相关）

A2b---RO，P可以超越之前的P

D2b---RO, CPL可以超越之前的P

C2b---RO, NPR with data可以超越之前的P

IDO情况下：（与P相关）

A2b---IDO，P可以超越之前的P

B2b,C2b---IDO，NP可以超越之前的P

D2b---IDO，CPL可以超越之前的P

可以避免死锁的情况：（与NP相关）

A3,A4---P可以超越之前NP；

D3,D4--CPL可以超越之前的NP；

A5b--P可以超越之前的CPL（只存在于PCI Express to PCI/PCI-X Bridge）

以下介绍Producer/Consumer模型

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1. Producer发起Posted Request给Memory;

2 and 3.  Processor发起NP轮询Flag=0，表示Producer没有写完；

4. Producer写完之后发起Posted Request, Flag=1

5 and 6.  Processor发起NP轮询Flag=1，表示Producer写完；

7. Consume发起MWr清除Flag;

8 and 9.Producer想继续传输数据，NP检查Status

10 and 11. Processer读Memory中的数据；

12. Processer读完之后MWr 把Status置为1;

13 and 14. Processor读到Status为1；

15. Producer发起MWr清除Status.

总结上述过程：Producer把数据都搬运到Mem后Consumer开始读数，Consumer读完所有数据后Producer才会继续搬数。

可能存在的问题：

如果Switch中的CPL超越了P，这种情况下Processor读到Flag=1,但是此时数据可能还没有搬完

所以PCIe Ordering rule“CPL must not pass P”这条规则保证了CPL和P之间的Ordering，避免了上述问题。

以下介绍提高性能的方式之一：Relaxed Ordering(RO)

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设置RO的包允许在Switch或RC中，对Requester和Completer的通路上进行reorder，来改善性能。

比如如果没有设置RO，Posted buffer满了导致Posted包block，会block其他所有类型的包，如果软件知道后面的包与前面的包没有顺序上的依赖关系，可以设置RO，这样就不会block其他包了。

可以使用RO的包类型

除了上述表中，还有NPR with data可以超越Memory Write/Message Request

以下介绍提高性能的方式之一：ID based Ordering(IDO)

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来自不同requester，顺序上不太可能有依赖关系。但是如果是PCIe Ordering rule也会block没有依赖关系的TLP Stream.

如果不同的TLP Stream, 即Requester ID（or Completion ID of CPL）不同的情况下, 可以允许packet re-ordering.

通过Device Control 2 register和TLP中的Attr[2]实现IDO 

什么时候用到IDO？

Spec强烈建议safely的情况下同时使用RO和IDO。

• 例如EP“directly Communicating”with only one other entity, most commonly the RC（directly Communicatiing”是指DMA traffic, PIO traffic, and interrupt traffic），所有TLP都可以使用IDO，是安全的。
• 如果EP与多个Agent通信（例如communicating with RCiEPs or communicating using P2P Root Port traffic）IDO不是安全的，

在上文的例子中，EP DMA写memory, 之后在Peer to Peer写Flag，如果Flag这个device也发起一个同样地址的DMA写，通常情况下两个DMA写是in order的，但是如果使能了IDO后，顺序不能保证。

RO也是同理，包含控制traffic用RO是不安全的。

对于Completer，如果使能IDO,建议所有的CPL都使能。