PCI/ru

Шина PCI

Спецификация PCI задаёт один из основных стандартов аппаратной и программной организации современных ПК.

Официальный стандарт распространяется группой PCI SIG [1] для ограниченного круга подписчиков; однако в Сети можно найти исчерпывающую информацию практически обо всех технических деталях.

История создания и эволюции PCI - см. [2]. Здесь лишь кратко напомним, что внедрение шины PCI в середине 90-х привело к мощному рывку в развитии компьютерной техники. Настолько мощному, что уже к началу 2000-х она превратилась в один из тормозящих факторов. В новых системах четко прослеживается тенденция сокращения сектора PCI-карт и вытеснения собственно шины на периферию Южного Моста.

Тем не менее, основные принципы адресации, конфигурирования и программной организации устройств, заложенные стандартом PCI, остаются неизменными.

Принципы адресации устройств

Характерной особенностью шины PCI является наличие трёх адресных пространств:

• от 0 до 6 связных зон адресации портов ввода/вывода;
• от 0 до 7 связных зон адресации внутренней памяти (включая ROM) и отображённых на память устройств ввода/вывода;
• конфигурационное адресное пространство размером 1кб (расширено до 4кб в спецификации PCI Express).

Термин "связная зона" означает некий диапазон адресов, однозначно соответствующих конкретным регистрам ввода/вывода и внутренним ячейкам памяти устройства, не содержащий пустых областей и не пересекающийся с адресными зонами других устройств.

Назначение конкретных адресов каждой из адресных зон производится этапе конфигурации:

• непосредственно после включения питания - под управлением BIOS;
• после загрузки ОС (подгонка под адресную модель ядра и Hotplug) - под управлением шинных драйверов и подсистемы ACPI.

Важно, что само устройство при конфигурации выступает лишь "заказчиком" адресного пространства для своих устройств, указывая требуемый размер каждой зоны ввода/вывода или MMIO (или 0, если данная зона устройству не нужна); конкретные адреса для этих зон выделяются BIOSом или операционной системой в соответствии с имеющимися ресурсами и используемой моделью памяти.

BDF-адрес устройства в системном конфигурационном пространстве (см.ниже) определяется его физическим подключением к конкретному слоту PCI-шины (для интегрированных устройств - схемой разводки сигнальных линий на материнской плате и регистровой моделью чипсета) и поэтому не зависит ни от BIOS, ни от операционной системы.

По окончании конфигурации назначенные адреса хранятся в BAR-регистрах конфигурационного пространства и могут быть прочитаны драйвером и пользовательской программой.

В принципе, PCI-устройство может вообще не иметь никаких ресурсов ввода/вывода - ни портов, ни MMIO); однако его конфигурационное пространство должно существовать в любом случае.

Адресное пространство

Адресация памяти

(продолжение следует)