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PCIExpress总线基础及FPGA设计实战
1PCIExpress基础
PCIe总线是基于PCI总线发展起来的,很多基本概念都来自于PCI总线,有必要在介绍PCIe之前了解PCI总线。
11PCI基础
PCI总线作为处理器系统的局部总线,其主要目的是为了连接外部设备,而不是作为处理器系统的系统总线连接Cache和主存储器。PCI总线作为系统总线的延伸,其设计考虑了许多与处理器相关的内容,孤立的研究PCI总线并不可取,因此需要将PCI作为存储器系统的一个部分来研究。
111几个重要概念
1PCI总线空间与处理器空间隔离PCI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。处理器需要通过HOST主桥才能访问PCI设备,而PCI设备需要通过HOST主桥才能方位主存储器。
要注意区分存储器地址空间和PCI总线地址。在一个处理器系统中,存储器域、PCI总线域与HOST主桥的关系如下图。
图中的处理器系统由一个CPU、一个DRAM控制器和两个HOST主桥组成。在这个处理器系统中,包含CPU域、DRAM域、存储器域和PCI总线域地址空间。其中HOST主桥x和HOST主桥y分别管理PCI总线x域与PCI总线y域。CPU访问PCI设备,必须通过HOST主桥进行地址转换,而PCI设备访问存储器设备,也需要HOST主桥进行地址转换。HOST主桥
f的一个重要作用就是将存储器访问的存储器地址转换成PCI总线地址。CPU域地址空间是指CPU所能直接访问的地址空间集合。DRAM域地址空间是指DRAM控制器所能访问的地址空间集合,又称为主主存储器域。存储器域是CPU域和DRAM域的集合。存储器域包括CPU内部的通用寄存器、存储器
映射寻址的寄存器、主存储器空间和外部设备空间。在I
tel的x86处理系统中,外部设备空间与PCI总线域地址空间等效。因为在x86处理器系统中,使用PCI总线同一管理全部外部设备。
值得注意的是,存储器域的外部设备空间,在PCI总线域中还有一个地址映射。当处理器访问PCI设备时,首先访问的是这个设备在存储器域上的PCI设备空间,之后HOST主桥将这个存储器域的PCI总线地址转换成PCI总线域的物理地址,然后通过PCI总线事务访问PCI总线域的地址空间。2可扩展性
PCI总线具有很强的扩展性。在PCI总线中,HOST主桥可以直接推出一条PCI总线,这条总线也是该HOST主桥管理的第一条PCI总线,该总线还可以通过PCI桥扩展一系列PCI总线,并以HOST主桥作为根节点,形成1棵PCI总线树。这些PCI总线都可以连接PCI设备,但是一棵PCI设备树上,最多只能挂接256个PCI设备(包括PCI桥)。3r
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