PCI基礎(chǔ)知識

PCI基礎(chǔ)知識

PCI總線的組成：HOST橋、PCI橋、PCI設(shè)備

PCI采用的是樹型拓撲結(jié)構(gòu)，每一個PCI device相當(dāng)于樹的一個結(jié)點或者葉子，對整個PCI Bus的遍歷可以采用遍歷樹的算法，在對樹進行遍歷之后，可以獲得整個PCI Bus的資源需求情況，從而進行統(tǒng)一的分配。

PCI總線上有多個設(shè)備，當(dāng)他們需要通信時，都必須向PCI總線仲裁器提出申請，當(dāng)?shù)玫皆试S后才能在總線中發(fā)送數(shù)據(jù)

PCI總線上的設(shè)備可以通過四根中斷請求信號INTA  INTB  INTC INTD向處理器發(fā)出中斷請求;其中INTA是單功能設(shè)備,其他的是多功能設(shè)備

總線x1上的通訊和總線x2上的通訊無關(guān)，同一條總線上的設(shè)備可以自由通訊

PCI總線操作的一具典型的特點就是支持BURST傳輸。什么是BURST傳輸呢？首先你得知道PCI的數(shù)據(jù)總線和地址總線是復(fù)用的。這就是說在同樣的總線上，一段時間是地址，一段時間是傳輸數(shù)據(jù)。如果沒有BURST傳輸，那么完成一次數(shù)據(jù)傳輸之前都得發(fā)一次地址，這就是總線有一半的時間都在傳地址，這使得總線和利用率很低。有了BURST傳輸，可以先發(fā)一個起始地址和數(shù)據(jù)長度N, 之后傳輸數(shù)據(jù)0~N-1就可以直接發(fā)數(shù)據(jù)，不用再發(fā)地址了。

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

在系統(tǒng)引導(dǎo)階段，PCI硬件設(shè)備保持未激活狀態(tài)，但每個PCI主板均配備有能夠處理PCI的固件，固件通過讀寫PCI控制器中的寄存器，提供了對設(shè)備配置地址空間的訪問。

HOST橋

HOST主橋是用來隔離處理器的存儲器域與PCI總線域的特殊橋片，管理PCI總線域。在其所管理的PCI設(shè)備中所有設(shè)備的配置空間都由HOST主橋通過配置讀寫總線周期訪問的

PCI總線上的設(shè)備都有自己的設(shè)備地址，處理器空間地址和PCI總線地址通過HOST主橋進行隔離。（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工作的頻率不一樣，通過寄存器緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)處理器需要訪問PCI設(shè)備時，需要通過HOST主橋進行地址轉(zhuǎn)換，把處理器地址轉(zhuǎn)換成PCI總線地址，然后才能訪問PCI設(shè)備；同理，PCI設(shè)備中的數(shù)據(jù)要想往外走，也要通過HOST主橋進行地址轉(zhuǎn)換。說到底，HOST主橋就是一個橋梁）

同一HOST橋中的設(shè)備可以通訊（HOST主橋可以通過設(shè)置Inbound寄存器來讓不同的PCI總線域中的設(shè)備進行通訊）

上游總線就是PCI橋靠近HOST主橋的一端總線、下游總線就是另外一端總線

在一個處理器系統(tǒng)中，有幾個HOST主橋，就有幾個PCI總線域。

PCI橋

PCI橋是PCI總線的一個重要組成部件，該部件的存在使得PCI總線極具拓展性。

PCI的可擴展性指的是PCI總線上可以掛個PCI橋，然后PCI橋會推出另一條PCI總線，PCI總線上又可以掛載PCI橋，再推出PCI總線...（但是，PCI總線以HOST主橋為樹根，連接的設(shè)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(shè)備，不影響各條總線的帶寬

如果PCI橋出現(xiàn)問題，那么PCI橋下的設(shè)備之間可以自由通訊但是無法將數(shù)據(jù)發(fā)送到外面

PCI設(shè)備

PCI Agent設(shè)備：一個PCI設(shè)備既可以是主設(shè)備也可以是從設(shè)備，但是在同一個時刻，這個PCI設(shè)備或者為主設(shè)備或者為從設(shè)備。PCI總線規(guī)范將PCI主從設(shè)備統(tǒng)稱為PCI Agent設(shè)備。

PCI設(shè)備的地址可以由系統(tǒng)軟件動態(tài)分配，解決了地址沖突。（每個PCI設(shè)備有一個獨立的配置空間，里面有設(shè)備在總線上的地址；注：PCI橋的配置空間中有其PCI子樹使用的地址范圍）

PCI設(shè)備與存儲器直接進行數(shù)據(jù)交換的過程也被稱為DMA。PCI總線進行DMA操作時，需要得到數(shù)據(jù)的大小和目的地址（PCI總線域的物理地址，HOST主橋會負責(zé)地址轉(zhuǎn)換）

PCI設(shè)備配置地址空間的前64字節(jié)是標準化的，它提供了廠商號，設(shè)備號，版本號等信息，唯一標識一個PCI設(shè)備。

PCIe基礎(chǔ)知識

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

pcie的組成有：RC（根節(jié)點）、siwtch（pcie橋）、EP（設(shè)備）

pcie總線有獨立的地址空間，所以CPU想要通過pcie訪問外圍設(shè)備，需要對pcie的地址空間進行映射

pcie分多版本的，x1、x2、x4、x8、x16...各級之間傳輸速率呈倍數(shù)增加，但價格也呈倍增加。PCI-E的接口根據(jù)總線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(nèi)部接口而非插槽模式。

pcie傳輸和網(wǎng)絡(luò)類似封裝成包，有協(xié)議棧。

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

PCI是并行總線；PCI-X是并行總線；PCIe是高速差分總線

高速差分總線替代并行總線是大勢所趨。