PCIe配置概述（二）

拓展配置空间

在阅读如下讨论时，请参阅图3-3。当PCIe被引入的时候，起初的256byte空间没有足够的区域去容纳所需要新的功能。所以每个function的配置空间大小由256byte拓展到4KB大小，并被命名为拓展配置空间（Extended Configuration Space）。拓展配置区域的960d-word大小空间只能通过加强配置机制（Enhanced configuration mechanism）来获得，因此对传统PCI软件来讲是不可视的（不可访问）。也包含了用于PCIe的额外可选的拓展功能寄存器，如图3-3所列（没有完整列出）。

1Host-to-PCI 桥配置寄存器

概述

对Host-to-PCI桥配置寄存器的访问并不需要使用之前小节所提到的配置机制。取而代之的是，它通常在内存地址空间中作为设备特定的寄存器来实现，这一点被平台固件所知晓。然而，他的配置寄存器布局和使用必需遵循PCIe2.0标准和PCIe3.0标准所定义的Type0模板。

仅有根复合体Root可以发送配置请求

标准中表述仅有RC被允许发起配置请求，RC作为系统处理器的中介，向其他结构法出请求，并将完成结果传递回来。发送配置事务的能力被限制为-仅处理器通过RC来实现。如果其他设备也具备改变配置的能力，可能会带来混乱。

由于只有Root可以发送这些请求，它们只能向下转发downstream，那么点对点（peer-to-peer）的配置请求将不被允许。这个请求是基于目标设备的ID，即所谓的BDF（Bus number in the topology, Device number on that bus, and Function number within that Device）。

2生成配置事务

处理器通常不直接执行读配置和写配置，因为它仅能生成memory和IO请求这意味着Root Complex需要将这些访问中的某些内容翻译成配置请求以支持这一过程。配置空间可以使用两种机制中的任何一种进行访问：

• 传统的PCI配置机制，使用IO间接访问(IO‐indirect)

• 增强型配置机制，使用内存映射访问(memory‐mapped)

传统PCI机制

PCI 规范定义了一种 IO 间接访问(IO‐indirect)方法，用于指示系统（根复合体RC或其等效物）执行 PCI 配置访问。事实上，占主导地位的 PC 处理器（Intel x86）仅设计用于处理 64KB 的 IO 地址空间。到定义 PCI 时，这个有限的 IO 空间已经变得非常混乱，只有几个地址范围仍然可用：0800h – 08FFh 和 0C00h – 0CFFh。因此，将所有可能的Function配置寄存器直接映射到 IO 空间是不可行的。同时，内存地址空间的大小也受到限制，将所有配置空间映射到内存地址空间也不是一个好的解决方案。因此，规范编写者选择了一个常用的解决方案来解决这个问题，使用间接地址映射。为此，一个寄存器持有目标地址，而另一个寄存器持有进入或来自目标的数据。对地址寄存器的写入，以及对数据寄存器的读或写，将导致对目标Function的正确内部地址的单一读或写事务。这很好地解决了地址空间有限的问题，但这意味着需要两个IO访问来创建一个配置访问。

PCI-Compatible（兼容）机制在Root Complex的Host桥中使用两个32位的IO端口。它们是配置地址端口，位于IO地址 0CF8h – 0CFBh，以及配置数据端口，在IO地址0CFCh – 0CFFh。

访问一个Function的PCI兼容配置寄存器的方法是：首先将目标总线（Bus）、设备（设备）、功能（Function）和dword号写入配置地址端口，在此过程中设置其使能位。其次，向配置数据端口发送一个、两个或四个字节的IO读或写。根复合体（RC）中的主机桥将指定的目标总线与桥下游的总线范围进行比较。如果目标总线在该范围内，网桥启动配置读或写请求（取决于对配置数据端口的IO访问是读还是写）。

配置端口地址

如图3-4所示，配置地址端口只在处理器对该端口进行完整的32位写操作时锁存信息，而从该端口进行32位读操作时则返回其内容。写入配置地址端口的信息必须符合以下模板（如图3-4所示） 并在后面的页面中描述。

• 位[1:0]是固定值，只读，读时必须返回零。该位置是字（DW）对齐的，不允许有特定的字节偏移。

• 位[7:2]识别目标Function的字（也称为寄存器编号），在目标Function的PCI兼容配置空间。该机制仅限于兼容配置空间（即Function配置空间的前64个双字）。这个机制仅限于兼容的配置空间（即一个Function配置空间的前64个双字）。

• 位[10:8]识别目标设备中的目标Function编号（0-7）设备。

• 位[15:11]识别目标设备编号（0 – 31）。

• 位[23:16]识别目标总线编号（0 – 255）。

• 位[30:24]被保留，必须为零。

• 位[31]必须被设置为1（是使能位），以使随后对配置数据端口的IO访问转换为配置访问。如果第 31 位为零，并且向配置数据端口发送了一个 IO 读或写，该事务就会被当作普通的 IO 请求。

总线比较和数据端口使用

主桥（Host Bridge）在RC中，如图3-5所示，实现了一个二级总线号（Secondary Bus Number）寄存器和一个从属总线号（Subordinate Bus Number）寄存器。二级总线号是紧靠桥接的总线的总线号。从属总线号是目标总线号，位于桥的下游。

在单根复合体（单RC）系统中，桥可能有一个固定值为 0 的二级总线号码寄存器，一个复位为 0 的读/写寄存器，或者它可能只是知道第一条可访问的总线是Bus0。如果配置地址端口的第 31 位(见图 3-4)被设置为 1，桥将把目标总线号码与存在下游的总线范围进行比较，以此来检查这个目标是否从属于当前的Bridge。

当看到一个请求时，桥会评估目标总线号码是否在下游的总线号码范围内，从二级总线号码的值到从属总线号码的值。如果目标总线与二级总线相符，该请求作为 Type0 型配置请求被传递。当设备看到一个Type0型请求时，它们知道该总线上的本地设备是目标设备（而不是下游从属总线上的设备）。

如果目标总线大于网桥的二级总线编号，但小于或等于网桥的从属总线编号，则该请求将作为网桥二级总线上的Type1 类配置请求被转发。Type1类配置访问被理解为，即使该请求必须穿过该总线，但它并不针对该总线上的设备。相反，该请求将被该总线上的一个网桥转发到下游，该网桥的二级总线和从属总线号码范围包含目标总线号码。由于这个原因，只有网桥设备会注意类型为Type1配置请求。有关Type0型和Type1型配置请求的其他信息，请参见后续章节 “配置请求”。

单主机系统

写入配置地址端口的信息由主机/PCI桥在根复合体（RC）中进行锁存，如图3-1所示。如果第31位是1b，并且目标总线是在总线编号的下游范围内，桥接器就会将随后的处理器访问其配置数据端口的行为转化为对Bus0的配置请求。然后，处理器向配置数据端口发起一个 IO 读或写事务。然后处理器在 0CFCh 处向配置数据端口发起一个 IO 读或写事务。导致网桥产生一个配置请求，如果对配置数据端口的 IO 访问是一个读，则是一个配置读，如果 IO 访问是一个写，则是配置写。如果目标总线是Bus0，它将是一个Type0型配置事务，如果是范围内的另一个总线，它将是一个Type1型配置事务，如果目标总线不在范围内，则根本不转发。