NVMe · 規格與原理

NVMe Base 2.4 第 1、2 章：規格語言、PCIe 佇列與儲存模型

00.01.NVMe 是主機與儲存控制器之間的介面。本篇先建立整體關係：主機如何送出命令、控制器如何回報結果，以及 namespace、controller、NVM subsystem 各代表什麼。這些概念是閱讀後續命令與欄位的起點。

NVM subsystem: NVM subsystem，包含 controller、port、namespace 與非揮發性儲存資源的 NVMe 系統邊界。
controller: controller，實作 NVMe 介面、取走 command 並回報 completion 的控制實體。
namespace: namespace，主機透過 controller 存取的一份已格式化非揮發性容量。
NVMe: Non-Volatile Memory Express，主機與非揮發性記憶體子系統之間的介面規範家族。
NVM: Non-Volatile Memory，斷電後仍能保存資料的記憶體。

這篇的主軸

規格如何分工

01-01分辨 Base、Transport 與 I/O Command Set 各自定義的內容。

I/O: Input/Output，對 namespace 執行資料輸入與輸出的操作類別。

命令如何往返

02-01以提交佇列與完成佇列理解主機和控制器的合作。

儲存物件與路徑

03-01分清 namespace、controller 與 subsystem，並理解多條存取路徑。

00.02.這裡的主機包含作業系統與驅動程式；控制器提供主機可存取的 NVMe 介面。NVMe 描述主機可見的行為，不能直接等同 SSD 內部 NAND 的實體配置。

把主軸連起來

00.03.先用主機、控制器及 namespace 建立整體關係，再跟著一筆命令看提交與完成。規格分工告訴我們這些關係分別由哪份文件定義，數值與單位則是讀懂後續欄位的共同工具。

00.04.閱讀後應能畫出主機到儲存空間的路徑，說明命令與資料各放在哪裡，並分辨同一份儲存空間的多條路徑和多個主機的共享。這些基本概念會在後續各篇的具體機制中再次被使用。

01 Base、Command Set 與 Transport 的分工

以「讀出 4 KiB」串起三份規格

先確定想做的工作

01.01.應用程式要讀檔案，作業系統把需求轉成儲存區塊的讀取。NVMe 規格描述的是後面的裝置介面，不會直接接收檔名。這是從 OS 知識進入 NVMe 時要先跨過的界線。

把工作交給正確的命令集

01.02.NVM Command Set 的 Read 以 NSID、SLBA 與區塊數指出讀取對象。4 KiB 是資料量；實際需要幾個 logical blocks，要先從 namespace 格式得知每個 block 的大小。

NSID: Namespace Identifier，controller 用來指向 namespace 的數值 handle；identifier 不等於 namespace 物件本身。

讓共同命令結構經 PCIe 往返

01.03.主機將 Read 放進 Base 定義的 SQE，以資料指標給出目的 buffer，再依 PCIe 的 Doorbell 與記憶體存取流程交給控制器。資料回到 buffer，命令結果回到 CQ；中斷只負責提醒主機查看。

PCIe: PCI Express，NVMe memory-based controller 使用的 transport 與裝置互連。
SQE: Submission Queue Entry，SQ 中的一筆命令資料結構。
CQ: Completion Queue，controller 放入完成結果的完成佇列。

來源：Base 2.4 §1.1.1 · Base 2.4 §2.3.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.1.1, 文件頁 1, PDF 頁 27

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.2, 文件頁 33, PDF 頁 59

把流程對回規格條件

01.05.Base Specification 定義通用 NVMe 協定；Transport Specification 綁定特定傳輸，I/O Command Set Specification 擴充命令與資料結構。這是適用關係，不是協定堆疊。

來源：Base 2.4 §1.1.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.1.1, 文件頁 1, PDF 頁 27

01.06.Admin Command Set 管理 controller 與 queue；I/O Command Set 定義對 namespace 的資料操作。Base 說明通用機制，個別 I/O Command Set Specification 說明命令語意。

Admin: Administrative，建立、設定、查詢或管理 controller 與 queue 的控制路徑。

來源：Base 2.4 §2.3.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.2, 文件頁 33, PDF 頁 59

Base、Command Set 與 Transport 的分工
規格文件	負責定義的內容	與其他規格如何分工
Base	共通 command、queue、status 與資料結構	不要假設它定義所有 PCIe register 細節
PCIe Transport	BAR、MMIO、doorbell、interrupt 與 PCIe-specific 行為	衝突時不能覆蓋 Base
I/O Command Set	特定 namespace I/O command 與延伸資料結構	不負責重新定義 transport

MMIO: Memory-Mapped I/O，以 CPU memory access 形式讀寫裝置 register。
BAR: Base Address Register，PCI configuration space 中用來找出裝置 memory space 的 register。

02 Namespace、Controller 與存取路徑

一個裝置裡，哪些物件是主機真正看得到的

由 controller 找到管理入口

02.01.主機經 controller 提交命令、查能力和接收結果。controller 是這條命令路徑的端點，不等同 NAND die，也不能直接由控制器數目推論實體 flash 數。

由 namespace 找到資料範圍

02.02.假設同一 controller 能存取 NSID 1 和 NSID 2，兩者各自有容量與格式。對 NSID 1 的 LBA 0 寫入，不會因地址也是 0 就等同對 NSID 2 的 LBA 0 寫入。

再看共享與資源歸屬

02.03.namespace 可能經不只一個 controller 存取，Endurance Group 與 NVM Set 則描述資源組織。先畫出「誰能存取誰」，再補資源歸屬，會比把所有名詞排成一條上下層清單準確。

Endurance Group: Endurance Group，用於隔離與回報耐久度相關狀態的 NVM 資源群組。
NVM Set: NVM Set，把 namespace 與一組共同管理的 NVM 資源建立關聯的容量集合。

來源：Base 2.4 §2.3.1 · Base 2.4 §2.3.3 · Base 2.4 §2.4.1 · Base 2.4 §2.4.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.1, 文件頁 26-33, PDF 頁 52-59

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.3, 文件頁 33-35, PDF 頁 59-61

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.1, 文件頁 35-37, PDF 頁 61-63

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.2, 文件頁 37, PDF 頁 63

把流程對回規格條件

02.05.儲存模型用 NVM subsystem、domain、Endurance Group、NVM Set／Reclaim Group、Reclaim Unit 與 namespace 表達包含關係。namespace 是 host 實際透過 controller 存取的格式化容量。

Reclaim Group: Reclaim Group，具有共同回收行為的一組非揮發性儲存資源。
Reclaim Unit: Reclaim Unit，controller 執行媒體回收時使用的較小管理粒度。
Host: 主機；執行作業系統並送出 NVMe 命令的一端。

來源：Base 2.4 §2.3.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.1, 文件頁 26-33, PDF 頁 52-59

02.06.controller、port、namespace 與 PCI Function 是不同物件；NSID 是 controller 用來指向 namespace 的 handle，不是 namespace 本身。

來源：Base 2.4 §2.3.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.3, 文件頁 33-35, PDF 頁 59-61

02.07.multi-path I/O 是同一 host 到同一 namespace 的兩條以上獨立路徑；namespace sharing 是兩個以上 host 經不同 controller 存取同一 shared namespace。兩者都需要至少兩個 controller。

來源：Base 2.4 §2.4.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.1, 文件頁 35-37, PDF 頁 61-63

02.08.支援多路徑或共享時，各 controller 對同一 namespace 的存取特性不一定相同；host 可依 controller 所回報的狀態選擇路徑。

來源：Base 2.4 §2.4.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.2, 文件頁 37, PDF 頁 63

Namespace、Controller 與存取路徑
存取方式	涉及的主機與儲存對象	它解決什麼問題
multi-path I/O	同一 host、同一 namespace、兩條以上獨立路徑	重點是 path redundancy
namespace sharing	兩個以上 hosts 存取同一 shared namespace	重點是 host ownership 與 coordination
SR-IOV	一個 PCIe 裝置呈現 PF/VF	PCIe Function 不必等同獨立 subsystem

SR-IOV: Single Root I/O Virtualization，讓一個 PCIe 裝置呈現一個 PF 與多個 VF 的虛擬化能力。
PF: Physical Function，具有完整 PCIe 設定能力、可管理相關 VF 的實體功能。
VF: Virtual Function，由 SR-IOV 建立、資源較受限的 PCIe 虛擬功能。

閱讀相關規格圖表 → Namespace、Controller 與存取路徑

03 命令提交與完成的往返

03.01.提交佇列放主機提出的命令，完成佇列放控制器回報的結果。主機寫好命令後，以 Doorbell 公布新的佇列位置；控制器執行後寫入完成項目。Doorbell 傳達位置更新，並不承載整份命令資料。這個分工可以避免把通知動作誤認為資料傳輸本身。

03.02.多個 I/O SQ 可以共用一個 CQ，因此完成項目需要足夠資訊辨認原命令。例如 SQ 3 與 SQ 4 都有 CID=5 的命令，完成時仍可由 SQID 與 CID 的組合分辨。CQ 告訴主機的是每筆命令的結果，並不保證結果排列順序與提交順序相同。

SQID: Submission Queue Identifier，辨識 command 所屬 SQ 的數值。
CID: Command Identifier，與 SQ identifier 合用以辨識 outstanding command。
SQ: Submission Queue，主機放入命令的提交佇列。

來源：Base 2.4 §2.1 · Base 2.4 §2.3.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, 文件頁 21-23, PDF 頁 47-49

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.3, 文件頁 33-35, PDF 頁 59-61

一筆命令如何往返

Host 將命令寫入 SQ（提交佇列）。
Host 更新 SQ Tail Doorbell，通知 Controller 有新命令。
Controller 取出並執行命令，將結果寫入 CQ（完成佇列）。
Host 讀取 CQE，再更新 CQ Head Doorbell，交還已讀取的位置。

命令與結果放在佇列；Doorbell 傳達佇列位置的更新。

CQE: Completion Queue Entry，CQ 中的一筆完成結果資料結構。

把流程對回規格條件

03.03.PCIe memory-based model 把 Submission Queue 與 Completion Queue 配置在記憶體。多個 I/O Submission Queues 可共用一個 I/O Completion Queue；Admin queue pair 維持一對一。

來源：Base 2.4 §2.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, 文件頁 21-23, PDF 頁 47-49

命令提交與完成的往返
佇列配置	SQ 與 CQ 的對應	如何辨認完成的命令
Admin queue pair	一個 Admin SQ 對一個 Admin CQ	初始化與管理路徑
I/O 1:1	一個 I/O SQ 對一個 I/O CQ	追蹤簡單、隔離清楚
I/O n:1	多個 I/O SQ 共用一個 I/O CQ	完成路徑整併，仍以 SQID/CID 找回命令

閱讀相關規格圖表 → 命令提交與完成的往返

04 數值編碼與單位

04.01.規格中的數字要同時讀三件事：進位、編碼方式、單位。1000、1000b、1000h 的外觀接近，數值卻分別是十進位的 1000、8、4096。即使數值解對了，也還要知道它代表 bytes、Dwords、區塊數，或只是某個選項的編號。

04.02.再以 512-byte 傳輸為例：先除以每個 Dword 的 4 bytes，得到 128 Dwords；若 NUMD 採從 0 起算的數量編碼，寫入值才是 127。這是先換單位、再編碼的兩步。反向閱讀時應先加 1 解碼，再乘 4 還原 bytes；不是所有數量欄位都需要加 1。

Dword: Dword（Double word）；32 bits，也就是 4 bytes。對比 word=16 bits；例如 zero-based dword count=3 代表 4 個 Dwords，也就是 16 bytes。
NUMD: Number of Dwords，0's-based transfer dword count；實際 bytes = (NUMD + 1) × 4。

來源：Base 2.4 §1.4.2 · Base 2.4 §1.4.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.2, 文件頁 3-5, PDF 頁 29-31

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.3, 文件頁 5, PDF 頁 31

把流程對回規格條件

04.03.數值的解讀同時包含進位與單位；十六進位使用 h 後綴，二進位使用 b 後綴，十進位可省略 d。十進位與二進位容量前綴代表不同倍率。

來源：Base 2.4 §1.4.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.2, 文件頁 3-5, PDF 頁 29-31

04.04.NVMe 以 byte、word、dword 表示欄位位置；一個 word 為 2 bytes，一個 dword 為 4 bytes。解欄位時先確認 byte 與 bit 編號。

word: word；16 bits，也就是 2 bytes。它比 Dword 小一半；欄位長度不能只看數字，還要看單位。

來源：Base 2.4 §1.4.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.3, 文件頁 5, PDF 頁 31

數值編碼與單位
欄位或表示法	換算後的值	採用這種解讀的依據
1000	十進位 1000	若無 b/h 後綴則按十進位
1000b	二進位 8	b 是 radix，不是 bit 單位
1000h	十六進位 4096	常見於 offset 與 register value
NUMD=0	實際 1 dword	只有欄位明載 0's-based 才加 1

0's-based: 0's-based encoding，以 0 表示實際數量 1；依欄位換算公式通常是欄位值加 1。
offset: offset；從指定起點算出的位移。它回答「離起點多遠」，不等於 index。

閱讀相關規格圖表 → 數值編碼與單位

05 讀懂本篇的規格圖表

05.01.以下依概念整理規格中的圖表。每組先說明讀取順序與要判斷的問題，接著列出各圖的欄位或行為說明。可以由正文的連結跳到對應組別，也可以用這一節檢查自己能否把欄位連回完整操作。

圖表組 01 · Base、Command Set 與 Transport 的分工 · 2 張圖表

05.02.規格家族圖用來連接責任，箭頭不是命令執行順序。先用一個操作分類「共同格式」「命令行為」「傳輸方式」，再對照三份規格的位置。

回到本節的解釋與範例

把命令放回正確的規格層次

05.03.先由主機想做的工作選擇 Admin 或 I/O 命令，再由所選命令集決定命令的細節；傳輸規格說明命令與資料如何經介面往返。這三層需配合閱讀。

一起判讀的欄位或標示	如何共同決定操作或結果	帶入情境後怎麼讀
Admin／I/O Command Set	Admin 管理控制器與資源；I/O 命令集定義資料操作。	Identify 查能力與格式後，Read 才使用查到的格式存取資料。
Base／Command Set／Transport	Base 提供共同格式與行為，命令集補上操作語意，PCIe Transport 定義本篇的傳輸方式。	同樣的 DPTR 結構可以服務不同命令；buffer 內的資料意義要由命令判斷。

DPTR: Data Pointer，SQE 中指出 command data buffer 的欄位。

來源：Base 2.4 §1.1.1 · Base 2.4 §2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.1.1, Figure 1, 文件頁 1, PDF 頁 27

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2, Figure 5, 文件頁 21, PDF 頁 47

Base Figure 1 · NVMe Family of Specifications

一句話重點

Base1-1規格家族把共同機制、傳輸與命令語意分工定義。

來源：Base 2.4 §1.1.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.1.1, Figure 1, 文件頁 1, PDF 頁 27

用例子讀懂

Base1-2追一筆 PCIe Read 時，Base 回答命令長什麼樣，PCIe Transport 回答如何傳遞，NVM Command Set 回答讀取的資料與保護行為。

欄位、條件與相關細節：把命令放回正確的規格層次 →

Base Figure 5 · Types of NVMe Command Sets

一句話重點

Base5-1Admin 與 I/O Command Set 分別管理裝置與操作 namespace 資料。

來源：Base 2.4 §2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2, Figure 5, 文件頁 21, PDF 頁 47

用例子讀懂

Base5-2建立 I/O queue 是管理工作；對 namespace 發出 Read 則屬資料操作。兩者共用命令機制，但用途不同。

欄位、條件與相關細節：把命令放回正確的規格層次 →

圖表組 02 · Namespace、Controller 與存取路徑 · 12 張圖表

05.04.關係圖先找 namespace，再沿線回到能存取它的 controllers 和 hosts。兩條線通往同一物件表示多條路徑；兩個 hosts 指向同一物件表示共享。SR-IOV 圖另外描述 PCIe Function 的呈現方式。

回到本節的解釋與範例

從邏輯空間連到實際容量組織

05.05.Namespace 提供主機可定址的資料空間；NVM Set、Endurance Group 與 Reclaim Group 描述不同的儲存組織關係。圖上的包含關係需沿父子層次閱讀，不能由圖形大小推論容量。

一起判讀的欄位或標示	如何共同決定操作或結果	帶入情境後怎麼讀
TNVMCAP／UNVMCAP	分別描述 subsystem 的總容量與尚未配置容量；讀值時保留來源指定的容量單位。	先由總量扣除已配置量理解可用空間，不能把 UNVMCAP 當成某個 namespace 的剩餘 LBA。
TEGCAP／UEGCAP／MEGCAP	描述 Endurance Group 相關容量；需要知道欄位屬於哪個 group 才能比較。	兩個 group 的未配置容量不能直接當成可任意互換的同一份空間。
NVM Set／Reclaim Group／Namespace	NVM Set 與回收組織是不同維度；namespace 的歸屬決定要查哪組能力與容量。	沿圖找出 namespace 所屬的 Endurance Group，再解釋其配置限制。

Base15-1多個回收群組與其他儲存層級需要分別追蹤。

來源：Base 2.4 §2.3.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.1, Figure 15, 文件頁 31, PDF 頁 57

用例子讀懂

Base15-2先從要管理的 namespace 出發，依圖追到放置與回收資源；只看方塊距離不能推論共享或包含關係。

欄位、條件與相關細節：從邏輯空間連到實際容量組織 →

識別物件與識別存取路徑

05.06.同一個 namespace 可以經不同控制器存取。控制器識別碼、namespace 識別碼、PCIe Function 與 port 各指不同對象，應沿圖上的連接關係逐層追蹤。

一起判讀的欄位或標示	如何共同決定操作或結果	帶入情境後怎麼讀
NSID／Controller Identifier	NSID 選資料物件，控制器識別碼選控制器；是否可存取還要看附加關係。	A、B 都能看到 NSID=7 時，Detach A 只改變 A 的存取關係。
I/O／Administrative Controller	控制器類型決定適用的命令與資源要求。	先辨認类型，再查命令支援表；不能假定每種控制器都提供一般資料 I/O。
Domain／Port／PCIe Function	分別描述資源域、連接位置與 PCIe 裝置功能；多控制器不等於多份 namespace 資料。	兩個控制器共享一個 Boot Partition 時，保護狀態的影響會跨過單一控制器。

來源：Base 2.4 §2.3.3 · Base 2.4 §2.4.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.3, Figure 16, 文件頁 32, PDF 頁 58

Base22-1SR-IOV 把 PCIe Function 與控制器介面對應起來。

來源：Base 2.4 §2.4.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.1, Figure 22, 文件頁 37, PDF 頁 63

用例子讀懂

Base22-2作業系統使用不同 Function 時，仍需辨識各自的控制器與資源關係；多個 Function 不表示有多套獨立 NAND。

欄位、條件與相關細節：識別物件與識別存取路徑 →

圖表組 03 · 命令提交與完成的往返 · 2 張圖表

05.07.佇列圖分開標示存放命令與結果的位置，沿主機→SQ→控制器→CQ→主機閱讀。再看 SQ／CQ 的配對圖，確認完成項目中的 SQID、CID 如何指回原來的命令。

回到本節的解釋與範例

把佇列位置與命令身分分開

05.08.SQ 保存待處理命令，CQ 保存完成項目。Head 與 Tail 描述位置，CID 描述命令身分；多個 SQ 可以把完成結果送到同一 CQ，因此結果還需要 SQID。

一起判讀的欄位或標示	如何共同決定操作或結果	帶入情境後怎麼讀
SQ Head／SQ Tail	比較已取走與已提交的位置以辨認空、滿及可用空間；位置到達佇列末端會回繞。	深度為 8 時，index 7 的下一個位置是 0；不能用普通整數大小判斷新舊。
CQ Head／Phase Tag／SQID＋CID	主機交回已讀取的 CQ 位置；Phase Tag 協助辨認新完成項目，SQID 與 CID 找回原要求。	兩個 SQ 可以都使用 CID=3；回覆必須同時保留 SQID 才不會配錯。

index: index；用來選取清單中的項目或格式。它回答「選哪一項」，不是「離起點多遠」。

來源：Base 2.4 §2.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, Figure 6, 文件頁 22, PDF 頁 48

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, Figure 7, 文件頁 22, PDF 頁 48

Base Figure 6 · Queue Pair Example, 1:1 Mapping

一句話重點

Base6-1一對一佇列映射讓一個 SQ 的結果送到指定 CQ。

來源：Base 2.4 §2.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, Figure 6, 文件頁 22, PDF 頁 48

用例子讀懂

Base6-2SQ1 送出的兩筆命令都回到 CQ1；結果出現順序仍不一定等於提交順序，需要用識別資訊配對。

欄位、條件與相關細節：把佇列位置與命令身分分開 →

Base Figure 7 · Queue Pair Example, n:1 Mapping

一句話重點

Base7-1多個 SQ 可以把完成結果送到同一個 CQ。

來源：Base 2.4 §2.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, Figure 7, 文件頁 22, PDF 頁 48

用例子讀懂

Base7-2SQ1 與 SQ2 的 CID 都可有值 5；共用 CQ 收到結果時，必須連同 SQID 判斷結果屬於哪一筆。

欄位、條件與相關細節：把佇列位置與命令身分分開 →

圖表組 04 · 數值編碼與單位 · 2 張圖表

05.09.閱讀數值表時，把原始表示、實際數量及單位排成不同欄。Index 選第幾個項目；offset 表示離起點多遠。只有知道每個項目大小及起點，才能把 index 轉成 offset。

回到本節的解釋與範例

從欄位的數字算回真正的資料量

05.10.每次計算先寫單位，再確認欄位直接保存數量、數量減 1、指数或索引。數值相同並不表示資料量相同。

一起判讀的欄位或標示	如何共同決定操作或結果	帶入情境後怎麼讀
byte／word／Dword	分別為 8、16、32 bits；bit 位置與 byte 位置不可互換。	Dword index 10 對應從結構起點算起的 byte offset 40。
kB／KiB／從 0 起算的數量	kB 是 1000 bytes，KiB 是 1024 bytes；只有定義為數量減 1 的欄位才先加 1。	NUMD=127 對應 128 Dwords，即 512 bytes；一般 index=127 只選一個項目。

來源：Base 2.4 §1.4.2 · Base 2.4 §1.4.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.2, Figure 2, 文件頁 3, PDF 頁 29

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.3, Figure 3, 文件頁 5, PDF 頁 31

Base Figure 2 · Decimal and Binary Units

一句話重點

Base2-1十進位與二進位容量前綴使用不同倍率。

來源：Base 2.4 §1.4.2

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.2, Figure 2, 文件頁 3, PDF 頁 29

用例子讀懂

Base2-21 MB＝1000000 bytes，1 MiB＝1048576 bytes；數字都寫 1，容量仍不相同。

欄位、條件與相關細節：從欄位的數字算回真正的資料量 →

Base Figure 3 · Byte, Word, and Dword Relationships

一句話重點

Base3-1Byte、Word、Dword 是不同大小的單位。

來源：Base 2.4 §1.4.3

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.3, Figure 3, 文件頁 5, PDF 頁 31

用例子讀懂

Base3-264-byte SQE 有 16 個 Dwords；CDW10 的起點在 10×4＝40 bytes，不是 byte 10。

CDW: CDW（Command Dword）；命令中的 32-bit 欄位單位，例如 CDW10 的 10 是欄位 index，不是 byte offset。

欄位、條件與相關細節：從欄位的數字算回真正的資料量 →

05.11.規格的 mandatory、may、optional、reserved、shall、should 各有固定語氣；引用時保留英文 keyword，不能把 may 或 should 翻成 shall。

來源：Base 2.4 §1.4.1

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.1, 文件頁 2-3, PDF 頁 28-29

學完後想一想

1. 要了解 Read 做什麼，以及它如何經 PCIe 傳送，為何需要查不同規格？

06.01.Command Set 定義命令對資料的作用；Transport 定義命令與完成如何經連接方式交換；Base 提供共用的 controller、queue 與管理模型。三者共同描述一次完整操作。

來源

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.1.1, 文件頁 1, PDF 頁 27

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.2, 文件頁 33, PDF 頁 59

2. Host 寫 doorbell 時，命令本身放在哪裡？

06.02.命令已放在 Submission Queue 的 entry 中。Doorbell 更新 queue 的進度資訊，讓 controller 知道可處理的範圍；它不是整筆命令的承載位置。

來源

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.1, 文件頁 21-23, PDF 頁 47-49

3. 同一 namespace 可由 2 個 controllers 存取，是否代表有 2 份資料？

06.03.不代表。Controller 是存取端點，namespace 是邏輯儲存空間；多個存取端點可以連到同一空間。是否有實體副本屬另一層的儲存實作問題。

來源

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.3.3, 文件頁 33-35, PDF 頁 59-61

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §2.4.1, 文件頁 35-37, PDF 頁 61-63

4. 看到某長度欄位的 raw value 為 3，為何不能立即說它是 3 bytes？

06.04.必須先確認單位和編碼。若是 zero-based 的 dword 數，3 代表 4 dwords，也就是 16 bytes；若是實際 byte 數，才是 3 bytes。

來源

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.2, 文件頁 3-5, PDF 頁 29-31

來源：NVME-BASE-2.4, Rev. 2.4, §1.4.3, 文件頁 5, PDF 頁 31