PCI-5565 PCI基础知识

PCI基础知识

PCI总线的组成：HOST桥、PCI桥、PCI设备

PCI采用的是树型拓扑结构，每一个PCI device相当于树的一个结点或者叶子，对整个PCI Bus的遍历可以采用遍历树的算法，在对树进行遍历之后，可以获得整个PCI Bus的资源需求情况，从而进行统一的分配。

PCI总线上有多个设备，当他们需要通信时，都必须向PCI总线仲裁器提出申请，当得到允许后才能在总线中发送数据

PCI总线上的设备可以通过四根中断请求信号INTA  INTB  INTC INTD向处理器发出中断请求;其中INTA是单功能设备,其他的是多功能设备

总线x1上的通讯和总线x2上的通讯无关，同一条总线上的设备可以自由通讯

PCI总线操作的一具典型的特点就是支持BURST传输。什么是BURST传输呢？首先你得知道PCI的数据总线和地址总线是复用的。这就是说在同样的总线上，一段时间是地址，一段时间是传输数据。如果没有BURST传输，那么完成一次数据传输之前都得发一次地址，这就是总线有一半的时间都在传地址，这使得总线和利用率很低。有了BURST传输，可以先发一个起始地址和数据长度N, 之后传输数据0~N-1就可以直接发数据，不用再发地址了。

PCI总线32位中，个16位表示域，第二个8位表示一个总线编号，第三个5位表示一个设备号，最后是3位，表示功能号。

在系统引导阶段，PCI硬件设备保持未激活状态，但每个PCI主板均配备有能够处理PCI的固件，固件通过读写PCI控制器中的寄存器，提供了对设备配置地址空间的访问。

HOST桥

HOST主桥是用来隔离处理器的存储器域与PCI总线域的特殊桥片，管理PCI总线域。在其所管理的PCI设备中所有设备的配置空间都由HOST主桥通过配置读写总线周期访问的

PCI总线上的设备都有自己的设备地址，处理器空间地址和PCI总线地址通过HOST主桥进行隔离。（HOST主桥中有很多的寄存器，可以使得处理器工作的频率和总线工作的频率不一样，通过寄存器缓存数据，当处理器需要访问PCI设备时，需要通过HOST主桥进行地址转换，把处理器地址转换成PCI总线地址，然后才能访问PCI设备；同理，PCI设备中的数据要想往外走，也要通过HOST主桥进行地址转换。说到底，HOST主桥就是一个桥梁）

同一HOST桥中的设备可以通讯（HOST主桥可以通过设置Inbound寄存器来让不同的PCI总线域中的设备进行通讯）

上游总线就是PCI桥靠近HOST主桥的一端总线、下游总线就是另外一端总线

在一个处理器系统中，有几个HOST主桥，就有几个PCI总线域。

PCI桥

PCI桥是PCI总线的一个重要组成部件，该部件的存在使得PCI总线拓展性。

PCI的可扩展性指的是PCI总线上可以挂个PCI桥，然后PCI桥会推出另一条PCI总线，PCI总线上又可以挂载PCI桥，再推出PCI总线...（但是，PCI总线以HOST主桥为树根，连接的设备上限为256，其中包括HOST桥和PCI桥

PCI桥的作用可以隔离PCI设备，不影响各条总线的带宽

如果PCI桥出现问题，那么PCI桥下的设备之间可以自由通讯但是无法将数据发送到外面

PCI设备

PCI Agent设备：一个PCI设备既可以是主设备也可以是从设备，但是在同一个时刻，这个PCI设备或者为主设备或者为从设备。PCI总线规范将PCI主从设备统称为PCI Agent设备。

PCI设备的地址可以由系统软件动态分配，解决了地址冲突。（每个PCI设备有一个独立的配置空间，里面有设备在总线上的地址；注：PCI桥的配置空间中有其PCI子树使用的地址范围）

PCI设备与存储器直接进行数据交换的过程也被称为DMA。PCI总线进行DMA操作时，需要得到数据的大小和目的地址（PCI总线域的物理地址，HOST主桥会负责地址转换）

PCI设备配置地址空间的前64字节是标准化的，它提供了厂商号，设备号，版本号等信息，标识一个PCI设备。

PCIe基础知识

pcie全称叫做：Peripheral Component Interconnect（外围组件互联），属于局部总线，主要功能就是连接外围设备

pcie的组成有：RC（根节点）、siwtch（pcie桥）、EP（设备）

pcie总线有独立的地址空间，所以CPU想要通过pcie访问外围设备，需要对pcie的地址空间进行映射

pcie分多版本的，x1、x2、x4、x8、x16...各级之间传输速率呈倍数增加，但价格也呈倍增加。PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。

pcie传输和网络类似封装成包，有协议栈。

pcie使用端到端的连接方式，正常设备与设备之间只能连接一个，但通过pcie桥可以扩展。

PCI是并行总线；PCI-X是并行总线；PCIe是高速差分总线

高速差分总线替代并行总线是大势所趋。