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pci地址空間以及匯流排列舉

1、PCI地址空間 PCI匯流排具有32位資料/地址複用匯流排,所以其儲存地址空間為2的32次方=4GB。也就是PCI上的所有裝置共同對映到這4GB上,每個PCI裝置佔用唯一的一段PCI地址,以便於PCI匯流排統一定址。每個PCI裝置通過PCI暫存器中的基地址暫存器來指定對映的首地址。PCI地址空間對應於計算機系統結構中的PCI匯流排。


2、系統地址空間

如果處理器具有32位的地址匯流排,其理論可定址空間為2的32次方=4GB。但這並不意味著記憶體就可以4GB大小,其實XP系統最大記憶體大約為2GB

,這與CPU訪問系統中其它裝置的儲存器方式有關(比如CPU訪問PCI總線上的儲存器)。

計算機系統中在不同的物理位置上存在著不同裝置,不同的裝置又各自具有儲存器,那麼CPU如何訪問這些儲存器呢?CPU把系統中各個裝置的儲存空間對映到一個統一的儲存空間上,稱為系統儲存空間共4GB,這樣CPU就可以訪問到所有的儲存器。比如PCI儲存器對映到從0xFFF80000開始的地址空間,顯示卡對映到0XFFF00000,再加上作業系統會佔用一些空間,就只剩下不到2G能真正分配給實體記憶體了。(具體數值是為解釋需要取的任意值,不代表真實情況)

系統地址空間對應於計算機系統結構中的前端匯流排(FSB)。



3、PCI匯流排地址與系統儲存空間轉換對映

我們假設在一個32位處理器中,其儲存器域的0xF000-0000~0xF7FF-FFFF(128MB)這段實體地址空間與PCI匯流排的地址空間存在對映關係。

當處理器訪問這段儲存器地址空間時,HOST主橋將會認領這個儲存器訪問,並將這個儲存器訪問使用的實體地址空間轉換為PCI匯流排地址空間,並與0x7000-0000~0x77FF-FFFF這段PCI匯流排地址空間對應。

為簡化起見,我們假定在儲存器域中只映射了PCI裝置的儲存器地址空間,而不對映PCI裝置的I/O地址空間。而PCI裝置的BAR空間使用

0x7000-0000~0x77FF-FFFF這段PCI匯流排域的儲存器地址空間。




PCI橋的BaseLimit暫存器儲存“該橋所管理的PCI子樹”的儲存器或者I/O空間的基地址和長度。值得注意的是,PCI橋也是PCI總線上的一個裝置,在其配置空間中也有BAR暫存器,本節不對PCIBAR暫存器進行說明,因為在多數情況下透明橋並不使用其內部的BAR暫存器。下文以32所示的處理器系統為例說明上述暫存器的初始化過程,該處理器系統使用的儲存器域與PCI匯流排域的對映關係如31所示。

注意觀察上圖中PCI裝置的BAR0暫存器值,如果PCI裝置向下級聯了(相當於PCI橋),BAR0是不變的,而且LIMIT暫存器受PCI未繼續級聯(而是直接接了PCI裝置)的BAR0影響。

PCI裝置的BAR暫存器中,包含該裝置使用的PCI匯流排域的地址範圍。在PCI裝置的配置空間中共有6BAR暫存器,因此一個PCI裝置最多可以使用632位的PCI匯流排地址空間,或者364位的PCI匯流排地址空間。這些BAR空間可以儲存PCI匯流排域的儲存器地址空間或者I/O地址空間,目前多數PCI裝置僅使用儲存器地址空間。而在通常情況下,一個PCI裝置使用23BAR暫存器就足夠了。

為簡化起見,我們首先假定在32中所示的PCI匯流排樹中,所有PCI Agent裝置只使用了BAR0暫存器,其申請的資料空間大小為16M位元組(0x1000000位元組)而且不可預讀,而且PCI橋不佔用PCI匯流排地址空間,即PCI橋不含有BAR空間。並且假定當前HOST主橋已經完成了對PCI匯流排樹的編號。

根據以上假設,系統軟體該PCI匯流排樹的遍歷過程如下所示。

(1)      系統軟體根據DFS演算法,系統軟體率先尋找到第一組PCI裝置,分別為PCI裝置31PCI裝置32[1],並根據這兩個PCI裝置需要的PCI空間大小,從PCI匯流排地址空間中(0x7000-0000~0x77FF-FFFF)為這兩個PCI裝置的BAR0暫存器分配基地址,分別為0x7000-00000x7100-0000

(2)      當系統軟體完成PCI匯流排3下所有裝置的BAR空間的分配後,將初始化PCI3的配置空間。這個橋片的Memory Base暫存器儲存其下所有PCI裝置使用的“PCI匯流排域地址空間的基地址”,而Memory Limit暫存器儲存其下PCI裝置使用的“PCI匯流排域地址空間的大小”。系統軟體將Memory Base暫存器賦值為0x7000-0000,而將Memory Limit暫存器賦值為0x200-0000

(3)      系統軟體回朔到PCI匯流排2,並找到PCI匯流排2上的PCI裝置21,並將PCI裝置21BAR0暫存器賦值為0x7200-0000

(4)      完成PCI匯流排2的遍歷後,系統軟體初始化PCI2的配置暫存器,將Memory Base暫存器賦值為0x7000-0000Memory Limit暫存器賦值為0x300-0000

(5)      系統軟體回朔到PCI匯流排1,並找到PCI裝置11,並將這個裝置的BAR0暫存器賦值為0x7300-0000。並將PCI1Memory Base暫存器賦值為0x7000-0000Memory Limit暫存器賦值為0x400-0000

(6)      系統軟體回朔到PCI匯流排0,並在這條總線上發現另外一個PCI橋,即PCI4。並使用DFS演算法繼續遍歷PCI4。首先系統軟體將遍歷PCI匯流排4,並發現PCI裝置41PCI裝置42,並將這兩個PCI裝置的BAR0暫存器分別賦值為0x7400-00000x7500-0000

(7)      系統軟體初始化PCI4的配置暫存器,將Memory Base暫存器賦值為0x7400-0000Memory Limit暫存器賦值為0x200-0000。系統軟體再次回到PCI匯流排0,這一次系統軟體沒有發現新的PCI橋,於是將初始化這條總線上的所有PCI裝置。

(8)      PCI匯流排0上只有一個PCI裝置,PCI裝置01。系統軟體將這個裝置的BAR0暫存器賦值為0x7600-0000,並結束整個DFS遍歷過程。