Шины, устройства, функции и хост

Каждое устройство PCI при установке в конкретную систему получает иденти­фикатор, однозначно определяющий его положение на дереве шин PCI данно­го компьютера. Идентификатор имеет иерархическую структуру и состоит из номеров шины (bus), устройства (device) и функции (function). Идентификатор задает положение блока конфигурационных регистров заданной функции вы­бранного устройства в общем конфигурационном пространстве системы. Иден­тификаторы фигурируют при обращениях к регистрам конфигурационного пространства, а также при обмене сообщениями между устройствами (DIM в PCI-X).

Шина PCI представляет собой набор сигнальных линий, непосредственно со­единяющих интерфейсные выводы группы устройств (слотов, микросхем на плате). В системе может присутствовать несколько шин PCI, соединенных мос­тами PCI. Мосты электрически отделяют интерфейсные сигналы одной шины от другой, соединяя шины логически; главный мост соединяет главную шину PCI с хостом (процессором и памятью). Каждая шина имеет свой номер шины (PCI bus number). Шины нумеруются последовательно, начиная от хоста; шина PCI, подключенная к главному мосту, имеет нулевой номер.

Устройством PCI называется микросхема, или карта расширения, подключен­ная к одной из шин PCI и использующая для доступа к конфигурационным ре­гистрам выделенную ей линию IDSEL, принадлежащую этой шине. Устройство может быть многофункциональным, то есть состоять из множества (от 1 до 8) так называемых функций. Каждой функции отводится конфигурационное про­странство в 256 байт, в PCI-X оно расширено до 4096 байт. Многофункцио­нальные устройства должны отзываться только на конфигурационные циклы с номерами функций, для которых имеется конфигурационное пространство. При этом функция с номером 0 должна присутствовать обязательно (по резуль­татам обращения к ней определяется присутствие устройства), номера осталь­ных функций назначаются разработчиком устройства произвольно (в диапа­зоне 1-7). Простые (однофункциональные) устройства в зависимости от реализации могут отзываться либо на любой из номеров функций, либо только на номер функции 0.

Нумерацией и конфигурированием всех устройств PCI занимается хост — «хо­зяин» шины PCI. Роль хоста, как правило, исполняет центральный процессор, связанный с шиной PCI главным мостом, от которого и начинается нумерация шин. Конфигурирование всех устройств шины возможно только со стороны хоста — в этом заключается его особая роль. Ни с одной из шин PCI ни один за-датчик не имеет доступа к конфигурационным регистрам всех устройств PCI, без чего полное конфигурирование недоступно. Даже с нулевой шины PCI за-датчику недоступны конфигурационные регистры главного моста, а без доступа к ним невозможно запрограммировать распределение адресов между хостом и устройствами PCI. С других шин PCI возможности доступа к конфигураци­онным регистрам еще скромнее.

Конфигурирование выполняется для каждой функции) как уже отмечалось, полный идентификатор функции состоит из трех номеров: шины, устройства и функции. Короткая форма идентификатора вида РСЮ:1:2 (например, в сооб­щениях ОС Unix) означает функцию 2 устройства 1, подключенного к главной (0) шине PCI. Диспетчер устройств (конфигурационное ПО) должен опериро­вать списком всех функций всех устройств, обнаруженных на всех шинах PCI данной системы (компьютера).

В шине PCI принята географическая нумерация — номер устройства определя­ется местом его подключения. Номер устройства (device number, dev) опреде­ляется той линией шины AD, к которой подключена его линия сигнала IDSEL. В соседних слотах PCI, как правило, задействуются соседние номера устройств; их нумерация определяется разработчиком системной платы (или пассивной кросс-платы в промышленных компьютерах). Часто для слотов используются убывающие номера устройств, начиная с 20 или 15. Группы соседних слотов могут подключаться к разным шинам; на каждой шине PCI нумерация уст­ройств независимая (могут быть и устройства с совпадающими номерами, но разными номерами шин). В устройствах PCI, интегрированных в системную плату, имеет место та же система нумерации. Их номера «запаяны намертво», в то время как номера устройств на картах расширения можно менять, пере­ставляя их в разные слоты.

Одна карта PCI может содержать только одно устройство шины, к которой она подключается, поскольку ей в слоте выделяется только одна линия IDSEL. Если на карте размещают несколько устройств (такова, например, 4-портовая карта Ethernet), то на ней приходится устанавливать мост — устройство PCI, к кото­рому и обращаются по линии IDSEL, выделенной данной карте. Этот мост орга­низует на карте дополнительную шину PCI, к которой можно подключить мно­жество устройств. Каждое из этих устройств получит свою линию IDSEL, но относящуюся уже к дополнительной шине PCI данной карты.

С точки зрения обращения к пространствам памяти и ввода-вывода географи­ческий адрес (номера шины и устройства) в пределах одной шины безразличен. Однако номер устройства определяет номер линии запроса прерывания, ко­торой может пользоваться устройство. Подробнее об этом см. в 14.5, здесь же отметим, что на одной шине устройства с номерами, отличающимися друг от друга на 4, используют одну и ту же линию прерывания. В системах с несколь­кими шинами PCI перестановка устройства в слоты разных шин может влиять на производительность, что связано с характеристиками данной шины и ее уда­ленностью от главного моста.

Разобраться с нумерацией устройств и полученных ими линий прерываний на конкретной плате можно, если устанавливать карту PCI поочередно в каждый из слотов (отключая питание) и смотреть на сообщения об обнаруженных уст­ройствах PCI, выводимые на дисплей в конце теста POST. В этих сообщениях фигурируют и устройства PCI, установленные непосредственно на системной плате (не отключенные параметрами CMOS Setup). Однако чтобы не возникло иллюзии простоты, отметим, что «особо умные» операционные системы (на­пример, Windows) не довольствуются полученными назначениями номеров прерываний и изменяют их по своему усмотрению.

Поиск по сайту: