PCI-X總線簡介

Split總線事務(wù)是PCI-X總線一個(gè)重要特性。該總線事務(wù)替代了PCI總線的Delayed數(shù)據(jù)傳送方式，從而提高了Non-Posted總線事務(wù)的傳送效率。下文以存儲(chǔ)器讀為例，說明PCI-X設(shè)備如何使用Split總線事務(wù)。

PCI-X總線在進(jìn)行存儲(chǔ)器讀總線事務(wù)時(shí)，總線事務(wù)的發(fā)起方(Requester)使用Split總線事務(wù)與總線事務(wù)接收端(Completer)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其步驟如下。

(1)Requester向Completer發(fā)起存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求總線事務(wù)。

(2)這個(gè)存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求在到達(dá)Completer之前，可能會(huì)經(jīng)過多級(jí)PCI-X橋。這些PCI-X橋使用Split Response周期結(jié)束當(dāng)前總線事務(wù)，釋放上游PCI總線。之后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求，直到Completer認(rèn)領(lǐng)這個(gè)存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求總線事務(wù)。

(3)Completer認(rèn)領(lǐng)存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求總線事務(wù)后，將記錄將Requester的ID號(hào)，并使用Split Response周期結(jié)束存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求總線事務(wù)。

(4)Completer準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，將重新申請(qǐng)總線，并使用存儲(chǔ)器讀完成總線事務(wù)主動(dòng)地將數(shù)據(jù)傳送給Requester。在這個(gè)完成報(bào)文中包含Requester的ID號(hào)，因?yàn)橥瓿蓤?bào)文使用ID路由而不是地址路由。

(5)這些完成報(bào)文根據(jù)ID路由方式，最終到達(dá)Requester。Requester從完成報(bào)文中接收數(shù)據(jù)并完成整個(gè)存儲(chǔ)器讀請(qǐng)求。

與Delayed總線事務(wù)相比，Requester獲得的數(shù)據(jù)是Completer將數(shù)據(jù)完全準(zhǔn)備好后，由Completer主動(dòng)傳遞的，而不是通過Requester通過多次重試獲得的，因此能夠提高PCI-X總線的使用效率。PCI-X總線提出的Split總線事務(wù)被PCIe總線繼承。

1.5.2總線傳送協(xié)議

PCI-X總線改變了PCI總線使用的傳送協(xié)議。目標(biāo)設(shè)備可以將主設(shè)備發(fā)送的命令鎖存，然后在下一個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行譯碼操作。與PCI總線事務(wù)相比，PCI-X總線采用的這種方式，雖然在總線時(shí)序中多使用了一個(gè)時(shí)鐘周期，但是可以有效提高PCI-X總線的運(yùn)行頻率。

因?yàn)橹髟O(shè)備通過數(shù)據(jù)線將命令發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備需要一定的延時(shí)。如果PCI總線頻率較高，目標(biāo)設(shè)備很難在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)接收完畢總線命令，并同時(shí)完成譯碼工作。而如果目標(biāo)設(shè)備能夠?qū)⒅髟O(shè)備發(fā)出的命令先進(jìn)行鎖存，然后在下一個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行譯碼則可以有效解決這個(gè)譯碼時(shí)間Margin不足的問題，從而提高PCI-X總線的頻率。PCI-X 1.0總線可以使用的最高總線頻率為133MHz，而PCI-X 2.0總線可以使用的最高總線頻率為533Mhz，遠(yuǎn)比PCI總線使用的總線頻率高。

除了信號(hào)傳送協(xié)議外，PCI-X總線在進(jìn)行DMA讀寫時(shí)，可以不進(jìn)行Cache共享一致性操作，而PCI總線進(jìn)行DMA讀寫時(shí)必須進(jìn)行Cache一致性操作。在某些特殊情況下，DMA讀寫時(shí)進(jìn)行Cache共享一致性不但不能提高總線傳送效率，反而會(huì)降低。第3.3節(jié)將詳細(xì)討論與Cache一致性相關(guān)的PCI總線事務(wù)。

此外PCI-X總線還支持亂序總線事務(wù)，即Relaxed Ordering，該總線事務(wù)被PCIe總線繼承。對(duì)于某些應(yīng)用，PCI-X設(shè)備使用Relaxed ordering方式，可以有效地提高數(shù)據(jù)傳送效率。但是支持Relaxed Ordering的設(shè)備，需要較多的數(shù)據(jù)緩存和硬件邏輯處理這些亂序，這為PCI-X設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來了不小的困難。

1.5.3基于數(shù)據(jù)塊的突發(fā)傳送

在PCI總線中，一次突發(fā)傳送的大小為2個(gè)以上的雙字，一次突發(fā)傳送所攜帶的數(shù)據(jù)越多時(shí)，突發(fā)傳送的總線利用率也越高。

而PCI總線的突發(fā)傳送仍然存在缺陷。在PCI總線中，數(shù)據(jù)發(fā)送端知道究竟需要發(fā)送多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，但是接收端并不清楚到底需要接收多少數(shù)據(jù)。這種不確定性，為接收端的緩沖管理帶來了較大的挑戰(zhàn)。

為此PCI-X總線使用基于數(shù)據(jù)塊的突發(fā)傳送方式，發(fā)送端以ADB(Allowable Disconnect Boundary)為單位，將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端，一次突發(fā)讀寫為一個(gè)以上的ADB。采用這種方式，接收端可以事先預(yù)知是否有足夠的接收緩沖，接收來自發(fā)送端的數(shù)據(jù)，從而可以及時(shí)斷連當(dāng)前總線周期，以節(jié)約PCI-X總線的帶寬。在PCI-X總線中，ADB的大小為128B。

由于ADB的引入，PCI總線與Cache相關(guān)的總線事務(wù)如Memory Read Line、Memory Read Multiline和Memory Write and Invalidate，都被PCI-X總線使用與ADB相關(guān)的總線事務(wù)替代。因?yàn)橥ㄟ^ADB，PCI-X橋(HOST主橋)可以準(zhǔn)確地預(yù)知即將訪問的數(shù)據(jù)在Cache中的分布情況。

PCI-X總線還增加了一些其他特性，如在總線事務(wù)中增加傳送字節(jié)計(jì)數(shù)，限制等待狀態(tài)等機(jī)制，并增強(qiáng)了奇偶校驗(yàn)的管理方式。但是PCI-X總線還沒有普及，就被PCIe總線替代。因此在PC領(lǐng)域和嵌入式領(lǐng)域很少有基于PCI-X總線的設(shè)備，PCI-X設(shè)備僅在一些高端服務(wù)器上出現(xiàn)。因此本節(jié)不對(duì)PCI-X總線做進(jìn)一步描述。事實(shí)上，PCI-X總線的許多特性都被PCIe總線繼承。

1.6小結(jié)

本章主要介紹了PCI總線的基本組成部件，PCI設(shè)備如何提交中斷請(qǐng)求，以及PCI-X總線對(duì)PCI總線的功能增強(qiáng)。本章的重點(diǎn)在于PCI總線的Posted和Non-Posted總線事務(wù)，以及PCI總線如何使用Delayed傳送方式處理Non-Posted總線事務(wù)，請(qǐng)讀者務(wù)必深入理解這兩種總線事務(wù)的不同。