PCI基礎知識

PCI基礎知識

PCI總線(xiàn)的組成：HOST橋、PCI橋、PCI設備

PCI采用的是樹(shù)型拓撲結構，每一個(gè)PCI device相當于樹(shù)的一個(gè)結點(diǎn)或者葉子，對整個(gè)PCI Bus的遍歷可以采用遍歷樹(shù)的算法，在對樹(shù)進(jìn)行遍歷之后，可以獲得整個(gè)PCI Bus的資源需求情況，從而進(jìn)行統一的分配。

PCI總線(xiàn)上有多個(gè)設備，當他們需要通信時(shí)，都必須向PCI總線(xiàn)仲裁器提出申請，當得到允許后才能在總線(xiàn)中發(fā)送數據

PCI總線(xiàn)上的設備可以通過(guò)四根中斷請求信號INTA  INTB  INTC INTD向處理器發(fā)出中斷請求;其中INTA是單功能設備,其他的是多功能設備

總線(xiàn)x1上的通訊和總線(xiàn)x2上的通訊無(wú)關(guān)，同一條總線(xiàn)上的設備可以自由通訊

PCI總線(xiàn)操作的一具典型的特點(diǎn)就是支持BURST傳輸。什么是BURST傳輸呢？首先你得知道PCI的數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)是復用的。這就是說(shuō)在同樣的總線(xiàn)上，一段時(shí)間是地址，一段時(shí)間是傳輸數據。如果沒(méi)有BURST傳輸，那么完成一次數據傳輸之前都得發(fā)一次地址，這就是總線(xiàn)有一半的時(shí)間都在傳地址，這使得總線(xiàn)和利用率很低。有了BURST傳輸，可以先發(fā)一個(gè)起始地址和數據長(cháng)度N, 之后傳輸數據0~N-1就可以直接發(fā)數據，不用再發(fā)地址了。

PCI總線(xiàn)32位中，第一個(gè)16位表示域，第二個(gè)8位表示一個(gè)總線(xiàn)編號，第三個(gè)5位表示一個(gè)設備號，最后是3位，表示功能號。

在系統引導階段，PCI硬件設備保持未激活狀態(tài)，但每個(gè)PCI主板均配備有能夠處理PCI的固件，固件通過(guò)讀寫(xiě)PCI控制器中的寄存器，提供了對設備配置地址空間的訪(fǎng)問(wèn)。

HOST橋

HOST主橋是用來(lái)隔離處理器的存儲器域與PCI總線(xiàn)域的特殊橋片，管理PCI總線(xiàn)域。在其所管理的PCI設備中所有設備的配置空間都由HOST主橋通過(guò)配置讀寫(xiě)總線(xiàn)周期訪(fǎng)問(wèn)的

PCI總線(xiàn)上的設備都有自己的設備地址，處理器空間地址和PCI總線(xiàn)地址通過(guò)HOST主橋進(jìn)行隔離。（HOST主橋中有很多的寄存器，可以使得處理器工作的頻率和總線(xiàn)工作的頻率不一樣，通過(guò)寄存器緩存數據，當處理器需要訪(fǎng)問(wèn)PCI設備時(shí)，需要通過(guò)HOST主橋進(jìn)行地址轉換，把處理器地址轉換成PCI總線(xiàn)地址，然后才能訪(fǎng)問(wèn)PCI設備；同理，PCI設備中的數據要想往外走，也要通過(guò)HOST主橋進(jìn)行地址轉換。說(shuō)到底，HOST主橋就是一個(gè)橋梁）

同一HOST橋中的設備可以通訊（HOST主橋可以通過(guò)設置Inbound寄存器來(lái)讓不同的PCI總線(xiàn)域中的設備進(jìn)行通訊）

上游總線(xiàn)就是PCI橋靠近HOST主橋的一端總線(xiàn)、下游總線(xiàn)就是另外一端總線(xiàn)

在一個(gè)處理器系統中，有幾個(gè)HOST主橋，就有幾個(gè)PCI總線(xiàn)域。

PCI橋

PCI橋是PCI總線(xiàn)的一個(gè)重要組成部件，該部件的存在使得PCI總線(xiàn)極具拓展性。

PCI的可擴展性指的是PCI總線(xiàn)上可以?huà)靷€(gè)PCI橋，然后PCI橋會(huì )推出另一條PCI總線(xiàn)，PCI總線(xiàn)上又可以?huà)燧dPCI橋，再推出PCI總線(xiàn)...（但是，PCI總線(xiàn)以HOST主橋為樹(shù)根，連接的設備上限為256，其中包括HOST橋和PCI橋

PCI橋的作用可以隔離PCI設備，不影響各條總線(xiàn)的帶寬

如果PCI橋出現問(wèn)題，那么PCI橋下的設備之間可以自由通訊但是無(wú)法將數據發(fā)送到外面

PCI設備

PCI Agent設備：一個(gè)PCI設備既可以是主設備也可以是從設備，但是在同一個(gè)時(shí)刻，這個(gè)PCI設備或者為主設備或者為從設備。PCI總線(xiàn)規范將PCI主從設備統稱(chēng)為PCI Agent設備。

PCI設備的地址可以由系統軟件動(dòng)態(tài)分配，解決了地址沖突。（每個(gè)PCI設備有一個(gè)獨立的配置空間，里面有設備在總線(xiàn)上的地址；注：PCI橋的配置空間中有其PCI子樹(shù)使用的地址范圍）

PCI設備與存儲器直接進(jìn)行數據交換的過(guò)程也被稱(chēng)為DMA。PCI總線(xiàn)進(jìn)行DMA操作時(shí)，需要得到數據的大小和目的地址（PCI總線(xiàn)域的物理地址，HOST主橋會(huì )負責地址轉換）

PCI設備配置地址空間的前64字節是標準化的，它提供了廠(chǎng)商號，設備號，版本號等信息，唯一標識一個(gè)PCI設備。

PCIe基礎知識

pcie全稱(chēng)叫做：Peripheral Component Interconnect（外圍組件互聯(lián)），屬于局部總線(xiàn)，主要功能就是連接外圍設備

pcie的組成有：RC（根節點(diǎn)）、siwtch（pcie橋）、EP（設備）

pcie總線(xiàn)有獨立的地址空間，所以CPU想要通過(guò)pcie訪(fǎng)問(wèn)外圍設備，需要對pcie的地址空間進(jìn)行映射

pcie分多版本的，x1、x2、x4、x8、x16...各級之間傳輸速率呈倍數增加，但價(jià)格也呈倍增加。PCI-E的接口根據總線(xiàn)位寬不同而有所差異，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式將用于內部接口而非插槽模式。

pcie傳輸和網(wǎng)絡(luò )類(lèi)似封裝成包，有協(xié)議棧。

pcie使用端到端的連接方式，正常設備與設備之間只能連接一個(gè)，但通過(guò)pcie橋可以擴展。

PCI是并行總線(xiàn)；PCI-X是并行總線(xiàn)；PCIe是高速差分總線(xiàn)

高速差分總線(xiàn)替代并行總線(xiàn)是大勢所趨。