前言

NVMe Controller会将一些重要的信息（NVMe控制器的能力，状态，Admin SQ, CQ地址等）直接放在NVMe寄存器中，另一部分（跟SSD比较相关的）信息会放置在SSD内部，并最终通过Admin NVMe CMD去设置或者获取。

NVMe寄存器

NVMe寄存器地址映射在PCIe Bar寄存器中。NVMe寄存器的偏移表如下：

1. Controller Capabilities

[15:0] 表示Maximum Queue Entries Supported，代表这个Controller可以支持的Queue的深度多大。这里的值为0x03FF，表示此controller的IO SQ, CQ队列深度为1024。该字段表示控制器支持的最大单个队列大小。对于基于PCIe的NVMe实现，此值适用于主机创建的I/O提交队列和I/O完成队列。 [16] Contiguous Queues Required (CQR) (RO), 表示Contiguous Queues Required，表示host在create I/O SQ 和 CQ的時候，是否必須提供物理连续的内存。 [18:17] Arbitration Mechanism Supported (AMS) (RO), 仲裁机制支持(AMS) (RO), 表示控制器支持的可选仲裁机制。 [34:31] Doorbell Stride(RO), 每个提交队列和完成队列门铃寄存器的大小为32位。这个寄存器指示门铃寄存器之间的间隔。步幅被指定为(2 ^ (2 + DSTRD))字节。值0h表示4字节的步幅，每个寄存器之间没有保留空间。 [35] 表示控制器是否支持NVM子系统复位特性。如果控制器支持NVM子系统复位功能，则该位设置为“1”。如果控制器不支持NVM子系统复位特性，则该位清除为’ 0’。 [43:36] Command Sets Supported (RO), 该字段表示控制器支持的I/O命令集。如果一个位被设置为’ 1 ‘，则支持相应的I/O命令集。如果某个位被清除为’ 0 '，则不支持相应的I/O命令集。如果不支持I/O命令集，则将第44位设置为“1”。 [50:47] Memory Page Size Minimum (RO), 该字段表示控制器支持的最小主机内存页面大小。最小内存页大小是(2 ^ (12 + MPSMIN))。主机不能在CC.MPS中配置小于此值的内存页大小。 [54:51] Memory Page Size Maximum (RO), 该字段表示控制器支持的最大主机内存页面大小。最大内存页大小是(2 ^ (12 + MPSMAX))。主机不能在CC.MPS中配置大于此值的内存页大小。

2. Version

[7:0] Tertiary Version Number(TER) [15:8] Minor Version Number (MNR) (RO) [31:16] Major Version Number (MJR) (RO) 该寄存器表示控制器实现支持的NVM Express基本规范的主要、次要和第三个版本。

3. Controller Configuration

这个寄存器修改控制器的设置。主机软件需要将仲裁机制(CC.AMS)、内存页面大小(CC.MPS)和命令集(CC.CSS)设置为有效值，然后通过将CC.EN设置为“1”使能控制器。在初始化I/O完成队列入口大小(CC.IOCQES)和I/O提交队列入口大小(CC.IOSQES)之前尝试创建I/O队列应该导致控制器终止创建I/O完成队列命令或创建I/O提交队列命令，状态码为无效队列大小。 [0] Enable [6:4] I/O Command Set Selected. 该字段指定选择的I/O命令集。主机软件只能选择一个支持的I/O命令集，如CAP.CSS所示。该字段只能在禁用控制器(CC.EN清除为’ 0 ‘)时更改。所选择的I/O命令集应用于所有I/O提交队列。如果“CSS”字段中第44位被设置为“1”，则111b表示只支持Admin命令集，不支持I/O命令集或I/O命令集特定的Admin命令。当只支持管理命令集时，在I/O提交队列上提交的任何命令和在Admin提交队列上提交的任何I/O命令集特定的管理命令都以无效命令操作码状态完成。如果命令集支持(CSS)字段中的第44位被清除为’ 0 '，则设置为3b’000. [10:7] Memory Page Size (MPS) (RW). 该字段表示主机内存页面大小。内存页大小为(2 ^ (12 + MPS))。因此，最小主机内存页大小为4 KiB，最大主机内存页大小为128 MiB。主机软件设置的值应该是CAP.MPSMAX和CAP.MPSMIN字段所支持的值。该字段描述用于PRP表项大小的值。只有当EN被清除为“0”时，该字段才能被修改。 [13:11] Arbitration Mechanism Selected (AMS) (RW). 该字段选择要使用的仲裁机制。只有当EN被清除为“0”时，这个值才会被改变。主机软件应仅将此字段设置为CAP.AMS中指示的支持仲裁机制。如果该字段被设置为不支持的值，则行为未定义。 [15:14] Shutdown Notification (SHN) (RW) [19:16] I/O Submission Queue Entry Size (IOSQES) (RW) .此字段定义用于所选I/O命令集的I/O提交队列条目大小。对于每个I/O命令集，该字段的所需值和最大值在图SSD中的Identify Controller数据结构中的SQES字段中指定。该值以字节为单位，指定为2的幂(2^n)。 [23:20] I/O Completion Queue Entry Size (IOCQES) (RW) .此字段定义用于所选I/O命令集的I/O提交队列条目大小。对于每个I/O命令集，该