PCI/PCIe 的那些事（1）- 总线基本知识

PCI 总线

PCI: 周边组件互联局部总线 (Peripheral Component Interconnect Local Bus)

1992年，Intel发布了PCI 1.0规范， 用于替代老的ISA总线。PCI总线的产生主要解决了ISA总线的以下几个缺点：

• 总线容量不够
• 地址宽度不够
• 不支持即插即用

PCI采用的是树型拓扑结构，每一个PCI device相当于树的一个结点或者叶子，对整个PCI Bus的遍历可以采用遍历树的算法，在对树进行遍历之后，可以获得整个PCI Bus的资源需求情况，从而进行统一的分配。任何一下结点的损坏也不会造成整个树的崩溃，因而具有鲁棒性。

电气信号

• 第一组：系统信号， 时钟信号(CLK)和复位信号（PCIRST#)
• 第二组：地址/数据，命令/使能信号
• 第三组：传输控制信号，FRAME#, TRDY#, IRDY#, STOP#, DEVSEL#, IDSEL
• 第四组：仲裁请求和仲裁允许, REQ#, GNT#
• 第五组：终端信号
• 第六组：错误校验信号
• 第七组：PCI64扩展信号

总线操作

PCI总线操作的一具典型的特点就是支持BURST传输。什么是BURST传输呢？首先你得知道PCI的数据总线和地址总线是复用的。这就是说在同样的总线上，一段时间是地址，一段时间是传输数据。如果没有BURST传输，那么完成一次数据传输之前都得发一次地址，这就是总线有一半的时间都在传地址，这使得总线和利用率很低。有了BURST传输，可以先发一个起始地址和数据长度N, 之后传输数据0~N-1就可以直接发数据，不用再发地址了。

PCI总线典型操作分为两部分：

• 地址相， 当FRAME#有效时，C/BE#上面出现4位交易码，AD上面是地址数据
• 数据相，当DEVSEL#有效时，AD上面出现传输数据
  

PCI总线的具体交易过程如下：

• 主设备发起#REQ, 申请总线的使用权
• 得到仲裁允许，#GRT
• FRAME#信号拉低，交易地址放入AD, 交易码放入C/BE#
• 如果从设备就在这个总线上，那么地址译码成功后，从设备会把DEVSEL#拉低，就可以开妈传输数据了
• 如果从设务不是直接连在总线上，而是跨过了PCI-PCI bridge。那么bridge就会启动一个请求重传的机制。即通过控制信号通知主设备重试，在此同时将自己作为主设备向下一级总线转发上级总线的交易请求，这样，当下一次主设备再次发起交易的时候，bridge上面已经有了从设备获取来的数据，交易就可以正常进行了。