PCI總線的配置

PCI總線定義了兩類配置請求，一個是Type 00h配置請求，另一個是Type 01h配置請求。PCI總線使用這些配置請求訪問PCI總線樹上的設(shè)備配置空間，包括PCI橋和PCI Agent設(shè)備的配置空間。
其中HOST主橋或者PCI橋使用Type 00h配置請求，訪問與HOST主橋或者PCI橋直接相連的PCI Agent設(shè)備或者PCI橋[1]；而HOST主橋或者PCI橋使用Type 01h配置請求，需要至少穿越一個PCI橋，訪問沒有與其直接相連的PCI Agent設(shè)備或者PCI橋。如圖2?8所示，HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問PCI設(shè)備01，而使用Type 01h配置請求通過PCI橋1、2或者3轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求之后，訪問PCI總線樹上的PCI設(shè)備11、21、22、31和32[2]。
當(dāng)x86處理器對CONFIG_DATA寄存器進(jìn)行讀寫操作時，HOST主橋?qū)Q定向PCI總線發(fā)送Type 00h配置請求還是Type 01h配置請求。在PCI總線事務(wù)的地址周期中，這兩種配置請求總線事務(wù)的不同反映在PCI總線的AD[31:0]信號線上。
值得注意的是，PCIe總線還可以使用ECAM(Enhanced Configuration Access Mechanism)機(jī)制訪問PCIe設(shè)備的擴(kuò)展配置空間，使用這種方式可以訪問PCIe設(shè)備256B~4KB之間的擴(kuò)展配置空間。但是本節(jié)僅介紹如何使用CONFIG_ADDRESS和CONFIG_FATA寄存器產(chǎn)生Type 00h和Type 01h配置請求。有關(guān)ECAM機(jī)制的詳細(xì)說明見第5.3.2節(jié)。
處理器首先將目標(biāo)PCI設(shè)備的ID號保存在CONFIG_ADDRESS寄存器中，之后HOST主橋根據(jù)該寄存器的Bus Number字段，決定是產(chǎn)生Type 00h配置請求，還是Type 01h配置請求。當(dāng)Bus Number字段為0時，將產(chǎn)生Type 00h配置請求，因為與HOST主橋直接相連的總線號為0；大于0時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求。

2.4.1 Type 01h和Type 00h配置請求

本節(jié)首先介紹Type 01h配置請求，并從PCI總線使用的信號線的角度上，講述HOST主橋如何生成Type 01配置請求。在PCI總線中，只有PCI橋能夠接收Type 01h配置請求。Type 01h配置請求不能直接發(fā)向最終的PCI Agent設(shè)備，而只能由PCI橋?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為Type 01h繼續(xù)發(fā)向其他PCI橋，或者轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求發(fā)向PCI Agent設(shè)備。PCI橋還可以將Type 01h配置請求轉(zhuǎn)換為Special Cycle總線事務(wù)(HOST主橋也可以實現(xiàn)該功能)，本節(jié)對這種情況不做介紹。
在地址周期中，HOST主橋使用配置讀寫總線事務(wù)，將CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線中。CONFIG_ADDRESS寄存器與Type 01h配置請求的對應(yīng)關(guān)系如圖2?11所示。


從圖2?11中可以發(fā)現(xiàn)，CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容基本上是原封不動的拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線上的[3]。其中CONFIG_ADDRESS的Enable位不被拷貝，而AD總線的第0位為必須為1，表示當(dāng)前配置請求是Type 01h。
當(dāng)PCI總線接收到Type 01配置請求時，將尋找合適的PCI橋[4]接收這個配置信息。如果這個配置請求是直接發(fā)向PCI橋下的PCI設(shè)備時，PCI橋?qū)⒔邮諅€Type 01配置請求，并將其轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求；否則PCI橋?qū)?dāng)前Type 01h配置請求原封不動的傳遞給下一級PCI總線。
如果HOST主橋或者PCI橋發(fā)起的是Type 00h配置請求，CONFIG_ADDRESS寄存器與AD[31:0]的轉(zhuǎn)換如圖2?12所示。




此時處理器對CONFIG_DATA寄存器進(jìn)行讀寫時，處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器中的Function Number和Register Number字段拷貝到PCI的AD總線的第10~2位；將AD總線的第1~0位賦值為0b00。PCI總線在配置請求總線事務(wù)的地址周期根據(jù)AD[1:0]判斷當(dāng)前配置請求是Type 00h還是Type 01h，如果AD[1:0]等于0b00表示是Type 00h配置請求，如果AD[1:0]等于0b01表示是Type 01h配置請求。
而AD[31:11]與CONFIG_ADDRESS的Device Number字段有關(guān)，在Type 00h配置請求的地址周期中，AD[31:11]位有且只有一位為1，其中AD[31:11]的每一位選通一個PCI設(shè)備的配置空間。如第1.2.2節(jié)所述，PCI設(shè)備配置空間的片選信號是IDSEL，因此AD[31:11]將與PCI設(shè)備的IDSEL信號對應(yīng)相連。
當(dāng)以下兩種請求之一滿足時，HOST主橋或者PCI橋?qū)⑸蒚ype 00h配置頭，并將其發(fā)送到指定的PCI總線上。
(1) CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為0時，處理器訪問CONFIG_DATA寄存器時，HOST主橋?qū)⒅苯酉騊CI總線0發(fā)出Type 00h配置請求。因為與HOST主橋直接相連的PCI總線號為0，此時表示HOST主橋需要訪問與其直接相連的PCI設(shè)備。
(2) 當(dāng)PCI橋收到Type 01h配置頭時，將檢查Type 01配置頭的Bus Number字段，如果這個Bus Number與PCI橋的Secondary Bus Number相同，則將這個Type 01配置頭轉(zhuǎn)換為Type 00h配置頭，并發(fā)送到該P(yáng)CI橋的Secondary總線上。

2.4.2 PCI總線配置請求的轉(zhuǎn)換原則

當(dāng)CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位為1，系統(tǒng)軟件訪問CONFIG_DATA寄存器時，HOST主橋可以產(chǎn)生兩類PCI總線配置讀寫總線事務(wù)，分別為Type 00h和Type 01h配置讀寫總線事務(wù)。在配置讀寫總線事務(wù)的地址周期和數(shù)據(jù)周期中，CONFIG_ADDRESS和CONFIG_DATA寄存器中的數(shù)據(jù)將被放置到PCI總線的AD總線上。其中Type 00h和Type 01h配置讀寫總線事務(wù)映射到AD總線的數(shù)據(jù)并不相同。
其中Type 00h配置請求可以直接讀取PCI Agent設(shè)備的配置空間，而Type 01h配置請求在通過PCI橋時，最終將被轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求，并讀取PCI Agent設(shè)備的配置寄存器。本節(jié)重點講述PCI橋如何將Type 01h配置請求轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求。
首先Type 00h配置請求不會被轉(zhuǎn)換成Type 01h配置請求，因為Type 00h配置請求是發(fā)向最終PCI Agent設(shè)備，這些PCI Agent設(shè)備不會轉(zhuǎn)發(fā)這些配置請求。
當(dāng)CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為0時，處理器對CONFIG_DATA寄存器操作時，HOST主橋?qū)⒅苯赢a(chǎn)生Type 00h配置請求，掛接在PCI總線0上的某個設(shè)備將通過ID譯碼接收這個Type 00h配置請求，并對配置寄存器進(jìn)行讀寫操作。如果PCI總線上沒有設(shè)備接收這個Type 00h配置請求，將引發(fā)Master Abort，詳情見PCI總線規(guī)范，本節(jié)對此不做進(jìn)一步說明。
如果CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為n(n≠0)，即訪問的PCI設(shè)備不是直接掛接在PCI總線0上的，此時HOST主橋?qū)ONFIG_DATA寄存器操作時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求，PCI總線0將遍歷所有在這條總線上的PCI橋，確定由哪個PCI橋接收這個Type 01h配置請求。
如果n大于等于某個PCI橋的Secondary Bus Number寄存器，而且小于等于Subordinate Bus number寄存器，那么這個PCI橋?qū)⒔邮赵诋?dāng)前PCI總線上的Type 01配置請求，并采用以下規(guī)則進(jìn)行遞歸處理。
(1) 開始。
(2) 遍歷當(dāng)前PCI總線的所有PCI橋。
(3) 如果n等于某個PCI橋的Secondary Bus Number寄存器，說明這個Type 01配置請求的目標(biāo)設(shè)備直接連接在該P(yáng)CI橋的Secondary bus上。此時PCI橋?qū)ype 01配置請求轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求，并將這個配置請求發(fā)送到PCI橋的Secondary Bus上，Secondary Bus上的某個設(shè)備將響應(yīng)這個Type 00h配置請求，并與HOST主橋進(jìn)行配置信息的交換，轉(zhuǎn)(5)。
(4) 如果n大于PCI橋的Secondary Bus Number寄存器，而且小于等于PCI橋的Subordinate Bus number寄存器，說明這個Type 01配置請求的目標(biāo)設(shè)備不與該P(yáng)CI橋的Secondary Bus直接相連，但是由這個PCI橋下游總線上的某個PCI橋管理。此時PCI橋?qū)⑹紫日J(rèn)領(lǐng)這個Type 01配置請求，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到Secondary Bus，轉(zhuǎn)(2)。
(5) 結(jié)束。
下文將舉例說明PCI總線配置請求的轉(zhuǎn)換原則，并以圖2?8為例說明處理器如何訪問PCI設(shè)備01和PCI設(shè)備31的配置空間。PCI設(shè)備01直接與HOST主橋相連，因此HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問該設(shè)備。
而HOST主橋需要經(jīng)過多級PCI橋才能訪問PCI設(shè)備31，因此HOST主橋需要首先使用Type 01h配置請求，之后通過PCI橋1、2和3將Type 01h配置請求轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求，最終訪問PCI設(shè)備31。

1 PCI設(shè)備01

這種情況較易處理，當(dāng)HOST處理器訪問PCI設(shè)備01的配置空間時，發(fā)現(xiàn)PCI設(shè)備01與HOST主橋直接相連，所以將直接使用Type 00h配置請求訪問該設(shè)備的配置空間，具體步驟如下。
首先HOST處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位置1，Bus Number號置為0，并對該寄存器的Device、Function和Register Number字段賦值。當(dāng)處理器對CONFIG_DATA寄存器訪問時，HOST主橋?qū)⒋娣旁贑ONFIG_ADDRESS寄存器中的數(shù)值，轉(zhuǎn)換為Type 00h配置請求，并發(fā)送到PCI總線0上，PCI設(shè)備01將接收這個Type 00h配置請求，并與處理器進(jìn)行配置信息交換。