PCI基础知识

PCI基础知识

PCI全称为Peripheral Component Interconnect，在处理器体系结构中其作为局部总线，是系统总线的延申，用来连接外部设备。

PCI Express：PCIe总线

PCI-to-PCI桥：PCI桥

PCI Express-to-PCI桥：PCIe桥

Host-to-PCI：HOST主桥、PCI 主桥、PCI总线控制器

设计特点

PCI总线空间和处理器空间隔离

处理器和PCI设备之前通过HOST主桥才能互相访问，在主桥中存在许多缓冲，可以使处理器总线和PCI总线工作在各自频率互不干扰。

处理器和CPI设备互相访问时，必须通过HOST主桥进行地址转换。要区分开PCI总线地址和存储器地址。

可扩展性

一个HOST主桥只能连接唯一一条PCI总线，但可通过PCI桥扩展出一系列PCI总线，形成以HOST主桥为根节点的PCI总线树。1棵PCI总线树最多只能挂256个PCI设备（包括PCI桥）

同一条PCI总线上的设备之间可以直接通信，同一棵PCI树上的设备之间需要通过PCI桥进行数据转发完成通信。每一个PCI总线子树由对应的PCI桥管理。

动态配置机制

PCI设备使用的地址可以根据需要由系统软件动态分配。只需要由软件动态配置每个PCI总线的基地址，其下的各设备即可获得不同的物理地址。

总线带宽

32位/33MHz可以提供132MB/s的峰值带宽，64位/66MHz可以提供532MB/s的峰值带宽

共享总线机制

PCI设备通过仲裁获得PCI总线使用权后开启数据传输，不需要处理器干预。所有PCI设备共享同一总线带宽，将极大影响PCI总线利用率。但这种方式很适合当年的技术水平。

中断机制

PCI设备可以共享4根中断请求信号。

PCI总线组成结构

HOST主桥

主要功能：管理PCI总线域，完成处理器与PCI设备之间的数据交换（包括地址转换和数据DMA访问）

PCI总线

如上图所示，PCI总线x0连在HOST主桥x，PCI总线x1通过PCI桥x1连接在HOST主桥x。

PCI总线由HOST主桥或PCI桥管理，用来连接各类设备，如声卡、网卡、IDE接口卡等。

PCI设备

PCI设备可以分为三类

• 主设备：可以发起请求获得总线控制权，主动向其他PCI设备或主存储器发起读写请求
• 从设备：只能被动接收来自HOST主桥或其他PCI设备的读写请求
• 桥设备：管理下游的PCI总线，并转发上下游总线之间的总线事务

HOST处理器

HOST 处理器可以通过 HOST 主桥， 发起 PCI 总线的配置请求总线事务， 并对 PCI 总线上的 设备和桥片进行配置

PCI负载

总线频率越高，能挂接的负载越少，但能提供的带宽也越大。