PCI總線的配置
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2 PCI設(shè)備31
HOST處理器對PCI設(shè)備31進(jìn)行配置讀寫時，需要通過HOST主橋、PCI橋1、2和3，最終到達(dá)PCI設(shè)備31。當(dāng)處理器訪問PCI設(shè)備31時，首先將CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位置1，Bus Number字段置為3，并對Device、Function和Register Number字段賦值。之后當(dāng)處理器對CONFIG_DATA寄存器進(jìn)行讀寫訪問時，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將接收這個配置請求。
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2.4.3 PCI總線樹Bus號的初始化
在一個處理器系統(tǒng)中，每一個HOST主橋都推出一顆PCI總線樹。在一顆PCI總線樹中有多少個PCI橋(包括HOST主橋)，就含有多少條PCI總線。系統(tǒng)軟件在遍歷當(dāng)前PCI總線樹時，需要首先對這些PCI總線進(jìn)行編號，即初始化PCI橋的Primary、Secondary和Subordinate Bus Number寄存器。在一個處理器系統(tǒng)中，一般將與HOST主橋直接相連的PCI總線被命名為PCI總線0。然后系統(tǒng)軟件使用DFS(Depth First Search)算法，依次對其他PCI總線進(jìn)行編號。值得注意的是，與HOST主橋直接相連的PCI總線，其編號都為0，因此當(dāng)處理器系統(tǒng)中存在多個HOST主橋時，將有多個編號為0的PCI總線，但是這些編號為0的PCI總線分屬不同的PCI總線域，其含義并不相同。
在一個處理器系統(tǒng)中，PCI總線樹的結(jié)構(gòu)如圖2?13所示。當(dāng)然在一個實(shí)際的處理器系統(tǒng)中，很少會出現(xiàn)這樣復(fù)雜的PCI總線樹結(jié)構(gòu)，本節(jié)采用這個結(jié)構(gòu)的目的是便于說明PCI總線號的分配過程。
DFS是搜索算法的一種，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制是沿著一顆樹的深度遍歷各個節(jié)點(diǎn)，并盡可能深地搜索樹的分支，DFS的算法為線性時間復(fù)雜度，適合對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未知的樹進(jìn)行遍歷。在一個處理器系統(tǒng)的初始化階段，PCI總線樹的拓?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，說明系統(tǒng)軟件如何使用DFS算法，分配PCI總線號，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，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號的分配在遍歷PCI總線樹的過程中從上向下分配，而Subordinate Bus號是從下向上分配的，因?yàn)橹挥写_定了一個PCI橋之下究竟有多少條PCI總線后，才能初始化該P(yáng)CI橋的Subordinate Bus號。
2.4.4 PCI總線Device號的分配
一條PCI總線會掛接各種各樣的PCI設(shè)備，而每一個PCI設(shè)備在PCI總線下具有唯一的設(shè)備號。系統(tǒng)軟件通過總線號和設(shè)備號定位一個PCI設(shè)備之后，才能訪問這個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”訪問PCI設(shè)備的存儲器和I/O地址空間，這與訪問配置空間使用的“ID尋址方式”不同。PCI設(shè)備的IDSEL信號與PCI總線的AD[31:0]信號的連接關(guān)系決定了該設(shè)備在這條PCI總線的設(shè)備號。如上文所述，每一個PCI設(shè)備都使用獨(dú)立的IDSEL信號，該信號將與PCI總線的AD[31:0]信號連接，IDSEL信號的含義見第1.2.2節(jié)。
在此我們簡要回顧PCI的配置讀寫事務(wù)使用的時序。如圖1?3所示，PCI總線事務(wù)由一個地址周期加若干個數(shù)據(jù)周期組成。在進(jìn)行配置讀寫請求總線事務(wù)時，C/BE#信號線的值在地址周期中為0x1010或者為0x1011，表示當(dāng)前總線事務(wù)為配置讀或者配置寫請求。此時出現(xiàn)在AD[31:0]總線上的值并不是目標(biāo)設(shè)備的PCI總線地址，而是目標(biāo)設(shè)備的ID號，這與PCI總線進(jìn)行I/O或者存儲器請求時不同，因?yàn)镻CI總線使用ID號而不是PCI總線地址對配置空間進(jìn)行訪問。
如圖2?12所示，在配置讀寫總線事務(wù)的地址周期中，AD[10:0]信號已經(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個設(shè)備，而AD[31:11]只有21位，顯然在這兩者之間無法建立一一對應(yīng)的映射關(guān)系。因此在一條PCI總線上如果有21個以上的PCI設(shè)備，那么總是有幾個設(shè)備無法與AD[31:11]信號線連接，從而PCI總線無法訪問這些設(shè)備。因?yàn)镻CI總線在配置請求的地址周期中，只能使用第31~11這些AD信號，所以在一條總線上最多也只能掛接21個PCI設(shè)備。這21個設(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總線時，還是需要從0到31遍歷整條PCI總線。
在實(shí)際的應(yīng)用中，一條PCI總線能夠掛接21個設(shè)備已經(jīng)足夠了，實(shí)際上由于PCI總線的負(fù)載能力有限，即便總線頻率為33MHz的情況下，在一條PCI總線中最多也只能掛接10個負(fù)載，一條PCI總線所能掛接的負(fù)載詳見表1?1。AD信號線與PCI設(shè)備IDSEL線的連接關(guān)系如圖2?14所示。
PCI總線推薦了一種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對應(yīng)；PCI設(shè)備1與Device Number字段的0b00001對應(yīng)，并以此類推，PCI設(shè)備15與Device Number字段的0b01111對應(yīng)。
在這種映射關(guān)系之下，一條PCI總線中，與信號線AD16相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號為0；與信號線AD17相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號為1；以此類推，與信號線AD31相連的PCI設(shè)備其設(shè)備號為15。在Type 00h配置請求中，設(shè)備號并沒有像Function Number和Register Number那樣以編碼的形式出現(xiàn)在AD總線上，而是與AD信號一一對應(yīng)，如圖2?12所示。
這里有一個原則需要讀者注意，就是對PCI設(shè)備的配置寄存器進(jìn)行訪問時，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配置請求中，Device Number由AD[31:11]信號線與PCI設(shè)備IDSEL信號的連接關(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配置請求中，也有完整的四元組信息。
[1] 此時PCI橋作為一個PCI設(shè)備，接收訪問其配置空間的讀寫請求。
[2] 最終Type 01h配置請求將會被轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求，然后訪問PCI Agent設(shè)備。
[3] Type 01h配置頭信息存在于PCI總線事務(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)前配置請求
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