2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)1第2章總線技術(shù)本章主要內(nèi)容

總線的組成和作用、性能參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)

總線傳輸操作過(guò)程

現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)總線新技術(shù)ISA總線PCI總線2.1總線的作用與組成2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)2微機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分系統(tǒng)中傳遞各類信息的通道系統(tǒng)中各模塊間的物理連接數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線電源線和地線作用組成2.2總線的性能參數(shù)

2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)3反映總線工作速率數(shù)據(jù)總線的位數(shù)總線上可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量總線傳輸率＝（總線寬度÷8位）×總線頻率同步和異步

2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)4地址線和數(shù)據(jù)線能共用一條物理線，如PCI一般采用“可連接的擴(kuò)增電路板的數(shù)量”來(lái)表示數(shù)據(jù)線、控制線和地址線的總和如傳輸方式、設(shè)備配置方式、中斷分配和仲裁方式等2.3總線傳輸操作過(guò)程

總線傳輸是指在主控器（如CPU、DMAC等）控制下通過(guò)

各級(jí)總線進(jìn)行的信息傳送（數(shù)據(jù)讀寫）操作。

總線完成一次數(shù)據(jù)傳輸操作，一般經(jīng)過(guò)四個(gè)階段。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)51.申請(qǐng)與仲裁階段2.尋址階段3.傳輸階段4.結(jié)束階段2.4總線標(biāo)準(zhǔn)與總線插槽

總線標(biāo)準(zhǔn)是指微機(jī)系統(tǒng)的各成員之間利用總線進(jìn)行信息傳輸時(shí)應(yīng)遵守的協(xié)議和規(guī)范。包括信號(hào)線定義、電氣特性、機(jī)械特性、插頭/插座等一系列規(guī)定。有內(nèi)總線與外總線之分。內(nèi)部總線標(biāo)準(zhǔn)：如ISA、EISA、PCI-X、PCIE等外部總線標(biāo)準(zhǔn)：如RS-232C、RS-485、USB、SPI、

IEEE-488、GPIB/VXI等2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)6

總線插槽是將總線的每根信號(hào)線都分配一個(gè)總線引腳，并按一定的順序排列做成一個(gè)個(gè)插槽，把這種插槽叫做系統(tǒng)總線插槽。如圖2.1所示的PCI總線的標(biāo)準(zhǔn)插槽。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)7圖2.1PCI總線標(biāo)準(zhǔn)插槽2.5現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)總線的新技術(shù)1.多總線技術(shù)

在一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)存在幾種性能不同的總線，并按其性能的高低分層次構(gòu)成總線系統(tǒng)的技術(shù)多總線技術(shù)大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的兼容性。

2.總線結(jié)構(gòu)層次化技術(shù)將總線按性能高低分層組織，主要有三個(gè)層次?？偩€結(jié)構(gòu)層次化技術(shù)直接促成接口分層次概念2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)8提供系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、地址，控制命令等，速度最快提供高速外設(shè)與CPU間的數(shù)據(jù)通路提供系統(tǒng)與一般速度或慢速設(shè)備的連接現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)的多總線的層次化結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)9圖2.2總線的層次化結(jié)構(gòu)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)103．總線橋（1）總線橋的概念總線橋是不同總線之間的轉(zhuǎn)換器和控制器。橋的內(nèi)部包含有一些相當(dāng)復(fù)雜的兼容協(xié)議及總線信號(hào)和數(shù)據(jù)的緩沖電路，以便把一條總線映射到另一條總線上。實(shí)現(xiàn)“即插即用”的配置空間也放在橋內(nèi)。橋與I/0設(shè)備接口之不同，一是所連接的對(duì)象不一樣，二是傳遞信息的方法不同。橋是間接傳遞信息，橋兩端的信息是一種映射的關(guān)系，因此可動(dòng)態(tài)改變。接口是直接傳遞信息，接口兩端的信息通過(guò)硬件直接傳遞信息，是一種固定的關(guān)系。

實(shí)現(xiàn)橋兩端信息映射關(guān)系的是橋內(nèi)的配置空間，它既不是I/O空間，也不是存儲(chǔ)器空間，而是專門用于為兩種總線之間進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)配置的特殊地址空間，正是由于這種資源的可動(dòng)態(tài)分配，才使現(xiàn)代微機(jī)的即插即用技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。（2）PCI總線芯片組

實(shí)現(xiàn)這些總線橋功能的是一組大規(guī)模集成專用電路，稱為PCI總線芯片組或PCI總線組件。

4.多級(jí)總線結(jié)構(gòu)中，設(shè)備與總線的連接2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)11低速IO設(shè)備，擴(kuò)展存儲(chǔ)器與本地總線（ISA）連接高速外設(shè)通過(guò)其內(nèi)部的總線橋直接掛在PCI總線上高速主存儲(chǔ)器通過(guò)自身的總線橋直接連到Host橋多級(jí)總線結(jié)構(gòu)中設(shè)備與總線的連接如圖2.3所示2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)12圖2.3現(xiàn)代微機(jī)多級(jí)總線與各類外設(shè)接口的連接2.6ISA總線2.6.1ISA總線在多總線結(jié)構(gòu)中的作用早期ISA總線作為16位微機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)總線，現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中作為本地或用戶總線。PCI高速總線出現(xiàn)后ISA總線作為用戶總線連接一些低速設(shè)備。在現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中，ISA總線還在使用，只是不用做系統(tǒng)總線了，而用于低速設(shè)備，處在總線層次結(jié)構(gòu)中的最底層。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)132.6.2ISA總線的信號(hào)線和插槽

ISA總線標(biāo)準(zhǔn)共有98根信號(hào)線，分別是地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、時(shí)鐘和電源線。主要信號(hào)線定義如表2.1所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)14信號(hào)線名稱功能定義SA0～SA19(出)地址線，傳輸20位地址SD0～SD15(雙向)數(shù)據(jù)線

傳輸16位數(shù)據(jù)AEN(出)地址允許AEN=1

DMA傳輸；AEN=0，非DMA傳輸IOR(出)I/O讀命令I(lǐng)OW(出)I/O寫命令SMEMR(出)存儲(chǔ)器讀命令SMEMW(出)存儲(chǔ)器寫命令表2.1ISA總線主要信號(hào)線定義接上表2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)15信號(hào)線名稱功能定義MEMCS16(出)16位存儲(chǔ)器片選信號(hào)I/OCS16(出)16位I/O設(shè)備片選信號(hào)SBHE(出)總線高字節(jié)允許信號(hào)IRQ2～I(xiàn)RQ7(入)INTR中斷請(qǐng)求線，連到主中斷控制器IRQ10～I(xiàn)RQ15(入)INTR中斷請(qǐng)求線，連到從中斷控制器DRQ1～DRQ3(入)DMA請(qǐng)求線,連到主DMA控制器DRQ5

～DRQ7(入)

DMA請(qǐng)求線,連到從DMA控制器DACK1~DACK3(出)主DMA控制器回答信號(hào),表示進(jìn)入DMA周期DACK5~DACK7(出)從DMA控制器回答信號(hào),表示進(jìn)入DMA周期MASTER(入)請(qǐng)求占用總線，由有主控能力的I/O設(shè)備卡驅(qū)動(dòng)接上表2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)16信號(hào)線名稱功能定義RSTDRV(出)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào),復(fù)位和初始化接口和I/O設(shè)備I/OCHCK(出)I/O通道檢查信號(hào)，當(dāng)I/O奇偶校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，產(chǎn)生NMI中斷I/OCHRDY(入)I/O通道就緒信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)變低，請(qǐng)求插入等待狀態(tài)周期OWS(入)零等待狀態(tài)信號(hào)，該信號(hào)為低電平時(shí)，無(wú)需插入等待周期OSC/CLK(入)時(shí)鐘±12V、±5V(入)電源ISA總線引腳插槽分布如圖2.4所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)172.6.3ISA總線的特點(diǎn)及應(yīng)用1.ISA總線的特點(diǎn)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)18特點(diǎn)支持16MB存儲(chǔ)器地址的尋址能力和64KBI/O端口地址的訪問(wèn)能力支持8位和16位數(shù)據(jù)讀/寫能力支持15級(jí)外部硬件中斷處理和7級(jí)DMA傳輸能力支持8/16I/O、存儲(chǔ)器讀/寫周期，中斷周期和DMA周期2.ISA總線的應(yīng)用I/O設(shè)備接口與ISA總線的連接如圖2.5所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)19圖2.5ISA（用戶）總線與I/O設(shè)備接口的連接

使用ISA總線需要注意的問(wèn)題2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)20確定實(shí)際使用的總線數(shù)目總線的隔離與驅(qū)動(dòng)對(duì)一些有特殊要求的總線的使用

2.7PCI總線

PCI(PeripheralComponentInterconnect)的

含義是外圍器件互連。隨著PCI總線技術(shù)的不斷發(fā)展,繼PCI總線之后又有PCI-X

總線和PCIExpres總線。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)21計(jì)算機(jī)接口技術(shù)21采用分離事物處理方式，大幅度地提高了總線的利用率。PCIExpres總線基于串行差動(dòng)傳輸、高帶寬、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的總線技術(shù)，適用于高速設(shè)備。PCI-X總線2.7.1PCI總線的主要特點(diǎn)：2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)22特點(diǎn)獨(dú)立于微處理器多總線共存支持突發(fā)傳輸支持即插即用支持三類地址空間訪問(wèn)2.7.2PCI總線的信號(hào)線

PCI

主設(shè)備和從(目標(biāo))設(shè)備：取得了總線控制權(quán)的設(shè)備稱為主設(shè)備。

被主設(shè)備選中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備稱為從(目標(biāo))設(shè)備。必須信號(hào)線和可選信號(hào)線：對(duì)于必須信號(hào)線，主設(shè)備有49條，從設(shè)備有47條。對(duì)于可選信號(hào)線，有51條，主要用于64位擴(kuò)展、中斷請(qǐng)求、高速緩存支持等。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)23

PCI總線信號(hào)線如圖2.6所示：2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)24圖2.6PCI總線信號(hào)線

1.地址和數(shù)據(jù)信號(hào)地址期當(dāng)FRAME#有效時(shí)的第1個(gè)時(shí)鐘，AD[31∷00]上傳輸?shù)氖堑刂沸盘?hào)。數(shù)據(jù)期當(dāng)IRDY#和TRDY#同時(shí)有效時(shí)，AD[31∷00]上傳輸?shù)臑閿?shù)據(jù)信號(hào)。在地址期，這4條線上傳輸?shù)氖强偩€命令（代碼）。在數(shù)據(jù)期，它們傳輸?shù)氖亲止?jié)允許信號(hào)，用來(lái)指定在整個(gè)數(shù)據(jù)期中，

AD[31∷00]上哪些字節(jié)為有效數(shù)據(jù)。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)25AD[31∷00]地址和數(shù)據(jù)復(fù)用的輸入/輸出信號(hào)，分為地址期和數(shù)據(jù)期C/BE#[03∷00]

總線命令和字節(jié)允許復(fù)用信號(hào)

2.接口控制信號(hào)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)26FRAME#幀周期信號(hào)，由當(dāng)前主設(shè)備驅(qū)動(dòng),表示一次傳輸?shù)拈_(kāi)始和持續(xù)。

IRDY#主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY#

從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)IDSELIN初始化設(shè)備選擇信號(hào)DEVSEL#設(shè)備選擇信號(hào)

3.仲裁信號(hào)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)27REQ#

總線占用請(qǐng)求信號(hào)。GNT#

總線占用允許信號(hào)

4.中斷信號(hào)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)28PCI有4條中斷線，分別是INTA#、INTB#、INTC#、INTD#

。中斷申請(qǐng)觸發(fā)方式，電平觸發(fā)，低電平有效。中斷線使用，單功能設(shè)備只有一條中斷線，并且只能使用INTA#，多功能設(shè)備最多可以使用4條中斷線。2.7.3PCI總線的三種地址空間

PCI總線定義了內(nèi)存地址空間、I/O地址空間、配置地址空間

3種物理地址空間。其中，內(nèi)存地址空間和I/O地址空間是通常意義的地址空間，而配置地址空間用于支持硬件資源配置和進(jìn)行地址映射，并且被安排存放在總線橋內(nèi)。一般用戶不使用配置空間地址。三者地址的尋址范圍、尋址數(shù)據(jù)的寬度及所處的位置不同。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)29地址空間類型尋址范圍尋址寬度位置I/O地址空間4G字節(jié)字節(jié)接口電路的寄存器

內(nèi)存地址空間1G雙字節(jié)雙字節(jié)存儲(chǔ)器

配置地址空間64個(gè)雙字節(jié)雙字節(jié)總線橋的配置寄存器2.7.4PCI設(shè)備與PCI功能

1.

PCI設(shè)備

PCI設(shè)備是能夠理解PCI協(xié)議和支持標(biāo)準(zhǔn)的PCI操作，并且擁有由PCI-SG分配的唯一固定的廠商標(biāo)志碼的各類設(shè)備。

PCI設(shè)備可以通過(guò)設(shè)備自帶的總線橋直接掛到PCI總線，包括PCI總線上的PCI器件和PCI插槽上的PCI卡。如PCI-ISA總線接口卡、高速PCI顯示器卡等。

ISA設(shè)備與ISA設(shè)備不同之處：

ISA設(shè)備，如鍵盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)、LED顯示器，不具備PCI設(shè)備的特點(diǎn)，不能直接與PCI高速總線相連，而是與本地ISA總線相連。

ISA設(shè)備必須通過(guò)ISA總線和PCI-ISA橋才能與PCI總線連接而進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)中來(lái)。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)302024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)31圖2.7PCI設(shè)備與ISA設(shè)備

PCI設(shè)備和ISA設(shè)備與系統(tǒng)的連接如圖2.7所示。

2.PCI功能

PCI功能是一個(gè)PCI物理設(shè)備可能包含的具有獨(dú)立功能的邏輯設(shè)備，一個(gè)PCI設(shè)備可包含1~8個(gè)PCI功能。若是單功能設(shè)備，則無(wú)PCI設(shè)備與PCI功能的區(qū)別，就統(tǒng)稱PCI設(shè)備。

PCI規(guī)范要求對(duì)每個(gè)PCI功能都配備一個(gè)256字節(jié)的配置空間。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)322.7.5PCI設(shè)備配置空間1.PCI配置空間的作用

PCI配置空間是PCI設(shè)備和PCI功能專用的地址空間。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)33作用分配給PCI設(shè)備，存放必要的配置信息建立本地用戶總線與PCI總線資源的映射關(guān)系支持設(shè)備的即插即用2.PCI配置空間的格式

每個(gè)PCI設(shè)備都分配有64個(gè)雙字的配置空間，其開(kāi)頭16個(gè)雙字稱為PCI設(shè)備的配置空間頭區(qū)域，分為三類。它們的用途和格式均不相同。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)340類，用于定義標(biāo)準(zhǔn)PCI設(shè)備1類，用于定義PCI-PCI橋2類，用于PCI-CardBus橋一般用戶都使用0類配置空間，其頭部區(qū)域的配置格式如圖2.8所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)35圖2.80類配置空間頭區(qū)域布局格式3.配置空間的功能

利用配置空間頭區(qū)域的配置寄存器提供的信息，可以進(jìn)行設(shè)備識(shí)別、設(shè)備地址映射、中斷申請(qǐng)、設(shè)備控制以及提供設(shè)備狀態(tài)等，這些信息為在PCI總線系統(tǒng)中搜索PCI設(shè)備和進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)配置準(zhǔn)備了條件。其中，設(shè)備識(shí)別、設(shè)備地址映射、設(shè)備中斷申請(qǐng)幾種功能與PCI總線接口設(shè)計(jì)者關(guān)系密切，故作重點(diǎn)介紹。下面分別討論這些功能的實(shí)現(xiàn)。

在了解這些配置寄存器時(shí)，一定要對(duì)照?qǐng)D2.8進(jìn)行查看。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)36(1)設(shè)備識(shí)別功能

系統(tǒng)加電后，會(huì)對(duì)總線上所有設(shè)備的配置空間進(jìn)行掃描，檢測(cè)是否有新設(shè)備和是什么樣的設(shè)備（卡），然后根據(jù)各設(shè)備（卡）所提出的資源請(qǐng)求，給它們分配存儲(chǔ)器及I/O基地址、地址范圍和中斷資源，對(duì)其進(jìn)行初始化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備即插即用。共有7個(gè)寄存器支持設(shè)備的識(shí)別。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)37廠商標(biāo)志(VendorID)寄存器設(shè)備標(biāo)志(DeviceID)寄存器版本標(biāo)志(RevisionID)寄存器分類碼(ClassCode)寄存器子系統(tǒng)標(biāo)志(SubsystemID)寄存器頭區(qū)域類型(HeaderType)寄存器子系統(tǒng)廠商標(biāo)志(SubsystemVendorID)寄存器(2)設(shè)備地址的映射功能

1）地址空間映射PCI設(shè)備可以在地址空間中浮動(dòng)，即PCI設(shè)備的起始地址不固定，是PCI總線中最重要的功能之一，它能夠簡(jiǎn)化設(shè)備的配置過(guò)程。系統(tǒng)初始化軟件在引導(dǎo)操作系統(tǒng)之前，必須要建立起一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)地址空間與本地空間之間地址映射關(guān)系，把本地的存儲(chǔ)器和I/O控制器映射到適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)地址空間。

為了使映射能夠做到與相應(yīng)的設(shè)備無(wú)關(guān)，在配置空間的頭區(qū)域中安排了

6個(gè)雙字的基址寄存器。

基地址寄存器簡(jiǎn)稱基址寄存器，其格式與作用如圖2.9和圖2.10所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)382）基址寄存器格式與作用基址寄存器為32位，所有的基址寄存器的位0作為標(biāo)志位，用來(lái)標(biāo)記是將PCI設(shè)備所需的地址空間映射到系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間還是I/O空間。若為0，則表示映射到存儲(chǔ)器空間；若為1，則表示映射到I/O地址空間。該位只能讀，不能寫。

●映射到系統(tǒng)I/O地址空間的基址寄存器

映射到系統(tǒng)I/O地址空間的基址寄存器格式如圖2.9所示。0位為標(biāo)志位，必須置1，1位為保留位，其余各位用來(lái)把PCI設(shè)備的I/O空間的基地址映射到系統(tǒng)I/O空間的基地址。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)39圖2.9映射到I/O地址空間的基址寄存器格式

●映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)器地址空間的基址寄存器

映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)器地址空間的基址寄存器格式如圖2.10所示。0位為標(biāo)志位，必須置0，1位、2位為保留位，3位為類型。其余各位用來(lái)把PCI設(shè)備的存儲(chǔ)器空間的基地址映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)器空間的基地址。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)40圖2.10映射到存儲(chǔ)器地址空間的基址寄存器格式

●擴(kuò)展的ROM基址寄存器

有些PCI設(shè)備，需要自己的EPROM作為擴(kuò)展ROM。為此，在配置空間定義一個(gè)雙字的寄存器，用來(lái)將PCI設(shè)備的擴(kuò)展ROM映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)器空間。凡是支持?jǐn)U展ROM的PCI設(shè)備，必須設(shè)置這個(gè)寄存器。

(3)設(shè)備中斷處理功能

用于中斷處理的寄存器，在配置空間有中斷線寄存器和中斷引腳寄存器。其作用如下。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)41

●中斷線寄存器

8位，用于存放系統(tǒng)分配給PCI設(shè)備的中斷號(hào)，即設(shè)備的中斷請(qǐng)求線與中斷控制器82C59A的哪一個(gè)中斷輸入線IR相連接。這個(gè)寄存器的0～15，對(duì)應(yīng)IRQ0～I(xiàn)RQ15，16～254之間的值為保留值，255表示沒(méi)有中斷請(qǐng)求。

POST例程在系統(tǒng)進(jìn)行初始化和配置時(shí)，要將中斷號(hào)寫入該寄存器。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)可以利用中斷線寄存器的信息來(lái)確定中斷的優(yōu)先級(jí)和向量。凡是使用了一個(gè)中斷的PCI設(shè)備都必須配置這個(gè)寄存器。

●中斷引腳寄存器

8位，用于存放系統(tǒng)分配給PCI設(shè)備的中斷申請(qǐng)線，即PCI總線的中斷引腳。該寄存器的值為1表示使用INTA#，為2表示使用INTB#，而3和4分別表示使用INTC#和INTD#。

單功能設(shè)備只能使用INTA#。如果設(shè)備不使用中斷，則必須將該寄存器清0。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)424.配置空間的映射關(guān)系

（1）PCI配置空間整體結(jié)構(gòu)用于資源動(dòng)態(tài)配置和地址映射的配置空間整體結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，有兩套寄存器：PCI配置寄存器和Local配置寄存器。PCI配置寄存器是PCI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式，如圖2.8所示0類配置空間頭區(qū)域布局格式。Local配置寄存器是PCI接口芯片（橋）生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，包括兩個(gè)Local地址空間：LocalSpase0和LocalSpase1，以及處理中斷和DMA傳輸?shù)娜舾蓚€(gè)32位寄存器，這些寄存器在PCI配置空間頭區(qū)域并不出現(xiàn)。

為什么要搞兩套寄存器？由于系統(tǒng)的與本地的地址空間的大小和描述方式不同，不能把用戶所訪問(wèn)的本地地址直接傳送到系統(tǒng)的地址空間，而是采用一種間接的方法，把Local總線（如ISA總線）的I/O及存儲(chǔ)器地址映射到系統(tǒng)（即PCI總線）的I/O及存儲(chǔ)器地址。這樣一來(lái)，處理器對(duì)系統(tǒng)的I/O及存儲(chǔ)器地址的訪問(wèn)，也就是對(duì)本地的I/O及存儲(chǔ)器地址的訪問(wèn)。為此，在PCI橋芯片內(nèi)部安排了PCI和Local兩側(cè)各自的配置寄存器，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與本地兩種資源的配置與映射提供硬件支持。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)43

（2）實(shí)現(xiàn)設(shè)備地址映射的基本方法

有了PCI和Local兩側(cè)的配置寄存器，用戶(設(shè)計(jì)者)就可以利用Local一側(cè)的寄存器提出（設(shè)置）所要求使用的地址空間，而系統(tǒng)則利用PCI一側(cè)的6個(gè)基地址寄存器分配（配置）用戶所要求的地址空間。

以此方法，對(duì)橋芯片的內(nèi)部配置寄存器進(jìn)行初始化，通過(guò)初始化，在橋芯片內(nèi)部建立起系統(tǒng)與本地之間地址空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便實(shí)現(xiàn)PCI與Local兩者地址的映射，如圖2.11所示。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)44實(shí)現(xiàn)PCI與Local兩者地址的映射，如圖2.11所示。

1—Local的配置空間存儲(chǔ)器映射(定位到系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間）2—Local的配置空間I/O映射(定位到系統(tǒng)的I/O空間)3—Local的設(shè)備I/O映射(定位到系統(tǒng)的I/O空間)4—Local的設(shè)備存儲(chǔ)器映射(定位到系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)45圖2.11PCI與Local映射關(guān)系圖5.配置空間的初始化過(guò)程

以橋芯片PLX9054內(nèi)部配置空間的初始化為例介紹配置空間

初始化過(guò)程。

1）準(zhǔn)備一片串行EEPROM。

2）事先把用戶所需要用到的資源作為初始值燒入EEPROM

3）在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，橋PLX9054自動(dòng)將EEPROM中的值讀出并

裝入Local配置寄存器。

4）系統(tǒng)的即插即用管理程序，根據(jù)Local配置寄存器中的值分配中斷號(hào)、內(nèi)存空間、I/O空間等系統(tǒng)資源，并裝入相應(yīng)的PCI配置寄存器。

通過(guò)初始化，在橋PLX9054內(nèi)部建立起PCI配置空間與Local配置空間之間地址空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)PCI與Local兩者地址空間的映射提供支持。2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)462.7.6PCI配置空間的訪問(wèn)1.配置空間的訪問(wèn)特點(diǎn)2024/9/14計(jì)算機(jī)接口技術(shù)47處理器不能直接訪問(wèn)配置空間，需通過(guò)配置機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，將處理器發(fā)出的對(duì)IO空間的訪問(wèn)轉(zhuǎn)換為對(duì)配置空間的訪問(wèn)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)配置空間配置寄存器的訪問(wèn)，必須先找到配置空間，然后再定位配置空間中的配置寄存器。因?yàn)榕渲每臻g是PCI設(shè)備的配置空間，所以，找到PCI設(shè)備也就是找到了配置空間，就能確定配置空間本身在系統(tǒng)中的地址。那么，PCI設(shè)備的地址是怎么分配的？在PCI總線結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)給掛在PCI總線上的每個(gè)PCI設(shè)備分配一個(gè)總線號(hào)與設(shè)備號(hào)，并以此作為PCI設(shè)備在系統(tǒng)中的地址。為此專門設(shè)置了一個(gè)配置地址寄存器為尋找PCI設(shè)備提供地址。配置地址寄存器的格式如圖2.12所示。

配置地址寄存器的格式如圖2.12所示。

配置地址寄存器的最高位“使能”位必須置1，表示是對(duì)配置空間進(jìn)行尋址。若置0，則是一般的I/O訪問(wèn)。從圖2.12可看出，配置地址寄存器包括8位總線號(hào)，可尋址256條總線，每個(gè)總線包含5位設(shè)備號(hào)，可掛32個(gè)設(shè)備，每個(gè)設(shè)備包含3位功能號(hào)，可包括8個(gè)功能，每個(gè)功能有64個(gè)雙字（配置