PCI總線(xiàn)的配置
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時(shí)間：2016-12-14
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2 PCI設(shè)備31
HOST處理器對(duì)PCI設(shè)備31進(jìn)行配置讀寫(xiě)時(shí)，需要通過(guò)HOST主橋、PCI橋1、2和3，最終到達(dá)PCI設(shè)備31。當(dāng)處理器訪(fǎng)問(wèn)PCI設(shè)備31時(shí)，首先將CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位置1，Bus Number字段置為3，并對(duì)Device、Function和Register Number字段賦值。之后當(dāng)處理器對(duì)CONFIG_DATA寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，HOST主橋、PCI橋1、2和3將按照以下步驟進(jìn)行處理，最后PCI設(shè)備31將接收這個(gè)配置請(qǐng)求。
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2.4.3 PCI總線(xiàn)樹(shù)Bus號(hào)的初始化
在一個(gè)處理器系統(tǒng)中，每一個(gè)HOST主橋都推出一顆PCI總線(xiàn)樹(shù)。在一顆PCI總線(xiàn)樹(shù)中有多少個(gè)PCI橋(包括HOST主橋)，就含有多少條PCI總線(xiàn)。系統(tǒng)軟件在遍歷當(dāng)前PCI總線(xiàn)樹(shù)時(shí)，需要首先對(duì)這些PCI總線(xiàn)進(jìn)行編號(hào)，即初始化PCI橋的Primary、Secondary和Subordinate Bus Number寄存器。在一個(gè)處理器系統(tǒng)中，一般將與HOST主橋直接相連的PCI總線(xiàn)被命名為PCI總線(xiàn)0。然后系統(tǒng)軟件使用DFS(Depth First Search)算法，依次對(duì)其他PCI總線(xiàn)進(jìn)行編號(hào)。值得注意的是，與HOST主橋直接相連的PCI總線(xiàn)，其編號(hào)都為0，因此當(dāng)處理器系統(tǒng)中存在多個(gè)HOST主橋時(shí)，將有多個(gè)編號(hào)為0的PCI總線(xiàn)，但是這些編號(hào)為0的PCI總線(xiàn)分屬不同的PCI總線(xiàn)域，其含義并不相同。
在一個(gè)處理器系統(tǒng)中，PCI總線(xiàn)樹(shù)的結(jié)構(gòu)如圖2?13所示。當(dāng)然在一個(gè)實(shí)際的處理器系統(tǒng)中，很少會(huì)出現(xiàn)這樣復(fù)雜的PCI總線(xiàn)樹(shù)結(jié)構(gòu)，本節(jié)采用這個(gè)結(jié)構(gòu)的目的是便于說(shuō)明PCI總線(xiàn)號(hào)的分配過(guò)程。
DFS是搜索算法的一種，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制是沿著一顆樹(shù)的深度遍歷各個(gè)節(jié)點(diǎn)，并盡可能深地搜索樹(shù)的分支，DFS的算法為線(xiàn)性時(shí)間復(fù)雜度，適合對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未知的樹(shù)進(jìn)行遍歷。在一個(gè)處理器系統(tǒng)的初始化階段，PCI總線(xiàn)樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是未知的，適合使用DFS算法進(jìn)行遍歷。下文以圖2?13為例，說(shuō)明系統(tǒng)軟件如何使用DFS算法，分配PCI總線(xiàn)號(hào)，并初始化PCI橋中的Primary Bus Number、Secondary Bus Number和Subordinate Bus number寄存器。所謂DFS算法是指按照深度優(yōu)先的原則遍歷PCI胖樹(shù)，其步驟如下。
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從以上算法可以看出，PCI橋的Primary Bus和Secondary Bus號(hào)的分配在遍歷PCI總線(xiàn)樹(shù)的過(guò)程中從上向下分配，而Subordinate Bus號(hào)是從下向上分配的，因?yàn)橹挥写_定了一個(gè)PCI橋之下究竟有多少條PCI總線(xiàn)后，才能初始化該P(yáng)CI橋的Subordinate Bus號(hào)。
2.4.4 PCI總線(xiàn)Device號(hào)的分配
一條PCI總線(xiàn)會(huì)掛接各種各樣的PCI設(shè)備，而每一個(gè)PCI設(shè)備在PCI總線(xiàn)下具有唯一的設(shè)備號(hào)。系統(tǒng)軟件通過(guò)總線(xiàn)號(hào)和設(shè)備號(hào)定位一個(gè)PCI設(shè)備之后，才能訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)PCI設(shè)備的配置寄存器。值得注意的是，系統(tǒng)軟件使用“地址尋址方式”訪(fǎng)問(wèn)PCI設(shè)備的存儲(chǔ)器和I/O地址空間，這與訪(fǎng)問(wèn)配置空間使用的“ID尋址方式”不同。PCI設(shè)備的IDSEL信號(hào)與PCI總線(xiàn)的AD[31:0]信號(hào)的連接關(guān)系決定了該設(shè)備在這條PCI總線(xiàn)的設(shè)備號(hào)。如上文所述，每一個(gè)PCI設(shè)備都使用獨(dú)立的IDSEL信號(hào)，該信號(hào)將與PCI總線(xiàn)的AD[31:0]信號(hào)連接，IDSEL信號(hào)的含義見(jiàn)第1.2.2節(jié)。
在此我們簡(jiǎn)要回顧PCI的配置讀寫(xiě)事務(wù)使用的時(shí)序。如圖1?3所示，PCI總線(xiàn)事務(wù)由一個(gè)地址周期加若干個(gè)數(shù)據(jù)周期組成。在進(jìn)行配置讀寫(xiě)請(qǐng)求總線(xiàn)事務(wù)時(shí)，C/BE#信號(hào)線(xiàn)的值在地址周期中為0x1010或者為0x1011，表示當(dāng)前總線(xiàn)事務(wù)為配置讀或者配置寫(xiě)請(qǐng)求。此時(shí)出現(xiàn)在AD[31:0]總線(xiàn)上的值并不是目標(biāo)設(shè)備的PCI總線(xiàn)地址，而是目標(biāo)設(shè)備的ID號(hào)，這與PCI總線(xiàn)進(jìn)行I/O或者存儲(chǔ)器請(qǐng)求時(shí)不同，因?yàn)镻CI總線(xiàn)使用ID號(hào)而不是PCI總線(xiàn)地址對(duì)配置空間進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
如圖2?12所示，在配置讀寫(xiě)總線(xiàn)事務(wù)的地址周期中，AD[10:0]信號(hào)已經(jīng)被Function Number和Register Number使用，因此PCI設(shè)備的IDSEL只能與AD[31:11]信號(hào)連接。
認(rèn)真的讀者一定可以發(fā)現(xiàn)在CONFIG_ADDRESS寄存器中Device Number字段一共有5位可以表示32個(gè)設(shè)備，而AD[31:11]只有21位，顯然在這兩者之間無(wú)法建立一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。因此在一條PCI總線(xiàn)上如果有21個(gè)以上的PCI設(shè)備，那么總是有幾個(gè)設(shè)備無(wú)法與AD[31:11]信號(hào)線(xiàn)連接，從而PCI總線(xiàn)無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)這些設(shè)備。因?yàn)镻CI總線(xiàn)在配置請(qǐng)求的地址周期中，只能使用第31~11這些AD信號(hào)，所以在一條總線(xiàn)上最多也只能掛接21個(gè)PCI設(shè)備。這21個(gè)設(shè)備可能是從0到20，也可能是從11到31排列。從而系統(tǒng)軟件在遍歷PCI總線(xiàn)時(shí)，還是需要從0到31遍歷整條PCI總線(xiàn)。
在實(shí)際的應(yīng)用中，一條PCI總線(xiàn)能夠掛接21個(gè)設(shè)備已經(jīng)足夠了，實(shí)際上由于PCI總線(xiàn)的負(fù)載能力有限，即便總線(xiàn)頻率為33MHz的情況下，在一條PCI總線(xiàn)中最多也只能掛接10個(gè)負(fù)載，一條PCI總線(xiàn)所能掛接的負(fù)載詳見(jiàn)表1?1。AD信號(hào)線(xiàn)與PCI設(shè)備IDSEL線(xiàn)的連接關(guān)系如圖2?14所示。
PCI總線(xiàn)推薦了一種Device Number字段與AD[31:16]之間的映射關(guān)系。其中PCI設(shè)備0與Device Number字段的0b00000對(duì)應(yīng)；PCI設(shè)備1與Device Number字段的0b00001對(duì)應(yīng)，并以此類(lèi)推，PCI設(shè)備15與Device Number字段的0b01111對(duì)應(yīng)。
在這種映射關(guān)系之下，一條PCI總線(xiàn)中，與信號(hào)線(xiàn)AD16相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號(hào)為0；與信號(hào)線(xiàn)AD17相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號(hào)為1；以此類(lèi)推，與信號(hào)線(xiàn)AD31相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號(hào)為15。在Type 00h配置請(qǐng)求中，設(shè)備號(hào)并沒(méi)有像Function Number和Register Number那樣以編碼的形式出現(xiàn)在AD總線(xiàn)上，而是與AD信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，如圖2?12所示。
這里有一個(gè)原則需要讀者注意，就是對(duì)PCI設(shè)備的配置寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，一定要有確定的Bus Number、Device Number、Function Number和Register Number，這“四元組”缺一不可。在Type 00h配置請(qǐng)求中，Device Number由AD[31:11]信號(hào)線(xiàn)與PCI設(shè)備IDSEL信號(hào)的連接關(guān)系確定；Function Number保存在AD[10:8]字段中；而Register Number保存在AD[7:0]字段中；在Type 01h配置請(qǐng)求中，也有完整的四元組信息。
[1] 此時(shí)PCI橋作為一個(gè)PCI設(shè)備，接收訪(fǎng)問(wèn)其配置空間的讀寫(xiě)請(qǐng)求。
[2] 最終Type 01h配置請(qǐng)求將會(huì)被轉(zhuǎn)換為T(mén)ype 00h配置請(qǐng)求，然后訪(fǎng)問(wèn)PCI Agent設(shè)備。
[3] Type 01h配置頭信息存在于PCI總線(xiàn)事務(wù)的地址周期中。
[4] PCI橋根據(jù)Subordinate Bus Number和Secondary Bus Number寄存器，決定是否接收當(dāng)前配置請(qǐng)求
評(píng)論