PCI总线介绍

在处理器体系结构中，PCI总线属于局部总线，作为系统总线的延伸，其主要功能是联接外部设备。

PCI总线设备具有独立的地址空间，即PCI总线地址空间，该空间与存储器地址空间通过HOST主桥隔离。处理器在访问PCI设备时，必须通过HOST主桥进行地址转换；而PCI设备在访问主存储器时也需要通过HOST主桥进行地址转换。

PCI总线结构为树形结构，以HOST主桥为根节点，通过在PCI总线上加PCI桥的方式可以扩展出一系列的PCI总线，形成PCI总线树。一颗PCI总线树上最多只能挂接256个PCI设备。

PCI设备使用共享总线方式进行数据传送，在同一条总线上，所有PCI设备共享同一总线带宽。在同一总线的PCI设备通过总线仲裁的方式获得总线的控制权，之后才能进行数据传送；在PCI总线上进行数据传送并不需要处理器的干预。

PCI总线可以运行在33MHz或66MHz的总线频率下，峰值带宽分别为133MB/s和266MB/s；而且总线的频率越高，所能挂载的负载越少。在133MHz时总线可以负载4-5个插槽，266MHz时只能负载2个插槽。

在一个完整的PCI总线系统中包括HOST主桥，PCI总线，PCI设备和PCI桥。
HOST 主桥是联系处理器与PCI设备的桥梁，其主要功能是隔离处理器系统的存储器域和PCI总线域，管理PCI总线域，并完成处理器和PCI设备间的数据交换。 在一个处理器系统中可以有多个HOST主桥，每个HOST主桥都管理了一颗PCI树，同一个PCI总线树的所有PCI设备属于同一个PCI总线域，在这个 总线树上的所有PCI设备的配置空间都由HOST主桥通过配置读写总线周期访问。
PCI设备有PCI主设备，PCI从设备和桥设备三种。其中 PCI从设备只能被动的接收来自HOST主桥或者其他PCI设备的读写请求；PCI主设备可以通过总线仲裁获得PCI总线的使用权，主动向其他PCI设备 或者主存储器发起存储器读写请求；而桥设备的主要作用是管理下游的PCI总线，并转发上下游总线之间的总线事务。

处理器对PCI设备的访问
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处理器对PCI设备的数据访问主要包括两方面的内容，一方面是处理器向PCI设备发起存储器和IO读写请求；另一方面是处理器对PCI设备进行配置读写。
每 个PCI设备有6个PCI BAR寄存器，每个BAR寄存器都与PCI设备使用的一组PCI总线地址空间对应，BAR寄存器记录这组地址空间的基地址，该基地址保存的是该设备在 PCI总线域的地址。在PCI设备复位后，该寄存器存放的是PCI设备需要使用的基地址空间的大小，这段空间是IO空间还是存储空间等。在系统对PCI总 线进行配置时，首先获得BAR寄存器中的初始化信息，之后根据处理器系统的配置，将合理的基地址写入相应的BAR寄存器中。系统仍然可以使用该寄存器获得 PCI设备使用的BAR空间的长度，其方法是向BAR寄存器中写入0xFFFF-FFFF，之后再读取该寄存器。

HOST处理器对PCI 设备进行IO或存储器读写，需要在HOST桥初始化是将PCI设备使用的BAR空间映射到‘存储器域’的存储器地址空间，之后处理器对这段‘存储器域’的 存储器空间进行读写访问时，HOST主桥将存储器域的这段存储器地址转换为PCI总线域的PCI总线地址，相应的读写请求翻译为PCI总线事务发给目标设 备。

MSI中断机制
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通常，PCI总线使用INTA#, INTB#, INTC#, INTD#信号向处理器发出中断请求，这些中断信号为低电平有效，并于处理器的中断控制器连接。
在 PCI总线V2.2规范中定义了一种新的中断机制，MSI中断机制。MSI中断机制采用存储器写总线事务向处理器系统提交中断请求，其实现机制是向 HOST处理器指定的一个存储器地址写指定的数据。这个存储器地址一般是中断控制器规定的某段存储器地址范围，而且数据也是事先定义的数据格式，通常含有 中断向量号。HOST主桥会将MSI这个特殊的存储器写事务进一步翻译为中断请求，提交给处理器。