📄 00000007.htm
字号:
<HTML><HEAD> <TITLE>BBS水木清华站∶精华区</TITLE></HEAD><BODY><CENTER><H1>BBS水木清华站∶精华区</H1></CENTER>发信人: coolzhang (coolzhang), 信区: Linux <BR>标 题: linux bible 第六章 PCI <BR>发信站: BBS 水木清华站 (Mon Oct 25 17:50:59 1999) <BR> <BR>发信人: coolzhang (coolzhang), 信区: UNIX <BR>标 题: linux bible 第六章 PCI <BR>发信站: 武汉白云黄鹤站 (Mon Oct 25 15:35:21 1999), 站内信件 <BR> <BR> <BR>第六章 PCI <BR> <BR> <BR>外围设备互连(PCI)是一种将系统中外部设备以结构化与可控制方式连接到起来的总线 <BR>标准，包括系统部件连接的电气特性及行为。本章将详细讨论Linux核心对系统中的PCI <BR>总线与设备的初始化过程。 <BR> <BR>PCI总线和PCI-PCI桥接器在连接系统中设备到上起关键作用，在这个系统中CPU和视频 <BR>设备被连到PCI bus 0上，它是系统中的主干PCI总线。而PCI-PCI桥接器这个特殊PCI <BR>设备将主干总线PCIbus 0与下级总线PCI bus 1连接到一起。PCI标准术语中，PCI bus <BR>1是PCI-PCI桥接器的downstream而PCI bus 0是此桥接器的up-stream。SCSI和以太网 <BR>设备通过二级PCI总线连接到这个系统中。而在物理实现上，桥接器和二级PCI总线被 <BR>集成到一块PCI卡上。而PCI-ISA桥接器用来支持古老的ISA设备，图中有一个高级I/O <BR>控制芯片来控制键盘、鼠标及软盘设备。 <BR> <BR>6.1 PCI地址空间 <BR> <BR>CPU和PCI设备需要存取在它们之间共享的内存空间。这块内存区域被设备驱动用来控 <BR>制PCI设备并在CPU与PCI设备之间传递信息。最典型的共享内存包括设备的控制与状态 <BR>寄存器。这些寄存器用来控制设备并读取其信息。例如PCI SCSI设备驱动可以通过读 <BR>取其状态寄存器，找出已准备好将一块数据写入SCSI磁盘的SCSI设备。同时还可以在 <BR>设备加电后，通过对控制寄存器写入信息来启动设备。 <BR> <BR>CPU的系统内存可以被用作这种共享内存，但是如果采用这种方式，则每次PCI设备访 <BR>问此内存块时，CPU将被迫停止工作以等待PCI设备完成此操作。这种方式将共享内存 <BR>限制成每次只允许一个系统设备访问。该策略会大大降低系统性能。但如果允许系统 <BR>外设不受限制地访问主存也不是好办法。它的危险之处在于一个有恶意行为的设备将 <BR>使整个系统置于不稳定状态。 <BR> <BR>外设有其自身的内存空间。CPU可以自由存取此空间，但设备对系统主存的访问将处于 <BR>DMA（直接内存访问）通道的严格控制下。ISA设备需要存取两个地址空间：ISA I/O <BR>（输入输出）和ISA内存。而PCI设备需要访问三种地址空间：PCI I/O、PCI内存和PCI <BR>配置空间。CPU则可以访问所有这些地址空间。PCI I/O和PCI内存由设备驱动程序使用 <BR>而PCI配置空间被Linux核心中的PCI初始化代码使用。 <BR> <BR>Alpha AXP处理器并不能象访问系统地址空间那样随意访问这些地址空间，它只能通过 <BR>辅助芯片组来存取这些地址空间，如PCI配置空间。Alpha AXP处理器使用稀疏地址映 <BR>射策略来从系统巨大的虚拟内存中"窃取"一部分并将其映射到PCI地址空间。 <BR> <BR>6.2 PCI 配置头 <BR> <BR> <BR>系统中每个PCI设备，包括PCI-PCI桥接器在内，都有一个配置数据结构，它通常位于 <BR>PCI配置地址空间中。PCI配置头允许系统来标识与控制设备。配置头在PCI配置空间的 <BR>位置取决于系统中PCI设备的拓扑结构。例如将一个PCI视频卡插入不同的PCI槽，其配 <BR>置头位置会变化。但对系统没什么影响，系统将找到每个PCI设备与桥接器并使用它们 <BR>配置头中的信息来配置其寄存器。 <BR> <BR>典型的办法是用PCI槽相对主板的位置来决定其PCI配置头在配置空间中的偏移。比如 <BR>主板中的第一个PCI槽的PCI配置头位于配置空间偏移0处，而第二个则位于偏移256处 <BR>（所有PCI配置头长度都相等，为256字节），其它槽可以由此类推。系统还将提供一 <BR>种硬件相关机制以便PCI设置代码能正确的辨认出对应PCI总线上所有存在的设备的PCI <BR>配置头。通过PCI配置头中的某些域来判断哪些设备存在及哪些设备不存在（这个域叫 <BR>厂商标志域:Vendor Identification field）。对空PCI槽中这个域的读操作将得到一 <BR>个值为0xFFFFFFFF的错误信息。 <BR> <BR>256字节PCI配置头的结构，它包含以下域： <BR> <BR>厂商标识(Vendor Identification) <BR> 用来唯一标识PCI设备生产厂家的数值。Digital的PCI厂商标识为0x1011而Intel <BR> 的为0x8086。 <BR>设备标识(Device Identification) <BR> 用来唯一标识设备的数值。Digital <BR> 21141快速以太设备的设备标识为0x0009。 <BR>状态(Status) <BR> 此域提供PCI标准定义中此设备的状态信息。 <BR>命令(Command) <BR> 通过对此域的写可以控制此设备，如允许设备访问PCI I/O内存。 <BR>分类代码(Class Code) <BR> 此域标识本设备的类型。对于每种类型的视频，SCSI等设备都有标准的分类代码。 <BR> 如SCSI设备分类代码为0x0100。 <BR>基地址寄存器(Base Address Registers) <BR> 这些寄存器用来决定和分配此设备可以使用的PCI <BR> I/O与PCI内存空间的类型，数量及位置。 <BR>中断引脚(Interrupt Pin) <BR> PCI卡上的四个物理引脚可以将中断信号从插卡上带到PCI总线上。这四个引脚标 <BR> 准的标记分别为A、B、C及D。中断引脚域描叙此PCI设备使用的引脚号。通常特 <BR> 定设备都是采用硬连接方式。这也是系统启动时，设备总使用相同中断引脚的原 <BR> 因。中断处理子系统用它来管理来自该设备的中断。 <BR>中断连线(Interrupt Line) <BR> 本设备配置头中的中断连线域用来在PCI初始化代码、设备驱动以及Linux中断处 <BR> 理子系统间传递中断处理过程。虽然本域中记录的这个数值对于设备驱动毫无意 <BR> 义。但是它可以将中断处理过程从PCI卡上正确路由到Linux操作系统中相应的设 <BR> 备驱动中断处理代码中。在interrupt一章中将详细描叙Linux中断处理过程。 <BR> <BR>6.3 PCI I/O和PCI内存地址 <BR> <BR>这两个地址空间用来实现PCI设备和Linux核心中设备驱动程序之间的通讯。例如DEC21141 <BR>快速以太网设备的内部寄存器被映射到PICI/O空间上时，其对应的Linux设备驱动可 <BR>以通过对这些寄存器的读写来控制此设备。PCI视频卡通常使用大量的PCI内存空间来 <BR>存储视频信息。 <BR> <BR>在PCI系统建立并通过用PCI配置头中的命令域来打开这些地址空间前，系统决不允许对 <BR>它们进行存取。值得注意的是只有PCI配置代码读取和写入PCI配置空间，Linux设备驱 <BR>动只读写PCII/O和PCI内存地址。 <BR> <BR>6.4 PCI-ISA 桥接器 <BR> <BR>这种桥接器通过将PCI I/O和PCI内存空间的存取转换成对ISA <BR>I/O和ISA内存的存取来支持古老的ISA设备。市场上许多主板中同时包含几个ISA总线 <BR>槽和PCI槽。但今后对ISA设备的向后兼容支持将逐渐减弱，最终主板上只会有PCI槽。 <BR>早期的Intel 8080 PC就将ISA设备的ISA地址空间固定了下来。即使在价值5000美圆 <BR>的Alpha AXP 系统中其ISA软盘控制器地址也和最早IBM PC上的相同。PCI标准将PCI <BR>I/O和PCI内存的低端部分保留给系统中的ISA外设，另外还使用PCI-ISA桥接器实现从 <BR>PCI内存访问到ISA内存访问的转换。 <BR> <BR>6.5 PCI-PCI 桥接器 <BR> <BR>PCI-PCI桥接器是一种将系统中所有PCI总线连接起来的特殊PCI设备。在简单系统中 <BR>只存在一条PCI总线，由于受电气特性的限制，它所连接的PCI设备个数有限。引入 <BR>PCI-PCI桥接器后系统可以使用更多的PCI设备。对于高性能服务器这是非常重要的。 <BR>Linux提供了对PCI-PCI桥接器的全面支持。 <BR> <BR>6.5.1 PCI-PCI桥接器：PCI I/O和PCI 内存窗口 <BR> <BR>PCI-PCI桥接器将PCI <BR>I/O和PCI内存读写请求中的一个子集向下传送。例如在图6.1中，如果来自PCI <BR>总线0请求是对SCSI或以太设备所拥有的PCI <BR>I/O或PCI内存的读写，则此PCI-PCI桥接器将只需把请求从总线0传递到PCI总线1上； <BR>⌨️ 快捷键说明
复制代码
Ctrl + C
搜索代码
Ctrl + F
全屏模式
F11
切换主题
Ctrl + Shift + D
显示快捷键
?
增大字号
Ctrl + =
减小字号
Ctrl + -