PCI基礎知識

PCI基礎知識

PCI總線的組成：HOST橋、PCI橋、PCI設備

PCI采用的是樹型拓撲結構，每一個PCI device相當于樹的一個結點或者葉子，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，從而進行統一的分配。

PCI總線上有多個設備，當他們需要通信時，都必須向PCI總線仲裁器提出申請，當得到允許后才能在總線中發送數據

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

總線x1上的通訊和總線x2上的通訊無關，同一條總線上的設備可以自由通訊

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的數據總線和地址總線是復用的。這就是說在同樣的總線上，一段時間是地址，一段時間是傳輸數據。如果沒有BURST傳輸，那么完成一次數據傳輸之前都得發一次地址，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，可以先發一個起始地址和數據長度N, 之后傳輸數據0~N-1就可以直接發數據，不用再發地址了。

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，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設備中所有設備的配置空間都由HOST主橋通過配置讀寫總線周期訪問的

PCI總線上的設備都有自己的設備地址，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，通過寄存器緩存數據，當處理器需要訪問PCI設備時，需要通過HOST主橋進行地址轉換，把處理器地址轉換成PCI總線地址，然后才能訪問PCI設備；同理，PCI設備中的數據要想往外走，也要通過HOST主橋進行地址轉換。說到底，HOST主橋就是一個橋梁）

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

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，不影響各條總線的帶寬

如果PCI橋出現問題，那么PCI橋下的設備之間可以自由通訊但是無法將數據發送到外面

PCI設備

PCI Agent設備：一個PCI設備既可以是主設備也可以是從設備，但是在同一個時刻，這個PCI設備或者為主設備或者為從設備。PCI總線規范將PCI主從設備統稱為PCI Agent設備。

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

PCI設備與存儲器直接進行數據交換的過程也被稱為DMA。PCI總線進行DMA操作時，需要得到數據的大小和目的地址（PCI總線域的物理地址，HOST主橋會負責地址轉換）

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

PCIe基礎知識

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

pcie的組成有：RC（根節點）、siwtch（pcie橋）、EP（設備）

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增加，但價格也呈倍增加。PCI-E的接口根據總線位寬不同而有所差異，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式將用于內部接口而非插槽模式。

pcie傳輸和網絡類似封裝成包，有協議棧。

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，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。