【正文】 處理器決定的地址空間中浮動，以便簡化設備的配置過程。 系統(tǒng)初始化代碼在引導操作系統(tǒng)之前，必須建立一個統(tǒng)一的地址映射關系，以確定系統(tǒng)中有多少存儲器和 I/O控制器，它們需要占用多少地址空間。 當確定這些信息之后，系統(tǒng)初始化代碼便可以把 I/O控制器映射到合理的地址空間并引導系統(tǒng)。 為了使這種映射能夠做到與相應的設備無關，在配置空間的頭區(qū)域中安排了一組供映射時使用的基址寄存器。 （七） 總線仲裁 三、 PCI 總線與接口概述 總線技術 配置空間頭區(qū)域及功能 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1 0 I/O空間指針 規(guī)范規(guī)定每個 I/O基地址下的端口數(shù)不得大于 256。 31 2 1 0 基 地 址 0 預取使能 存儲空間指針 00 32位地址空間任意映射 01 32位地址空間 1M字節(jié)以內(nèi)映射（已經(jīng)不用） 10 64位地址空間任意映射 11 保留 31(63) 3 2 1 0 基 地 址 保留 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 具體實現(xiàn)的過程中，除了低四位滿足上述要求外，高位部分實際設置位數(shù)視映射多大地址空間范圍而定，根據(jù)地址范圍，決定高多少位需要設置，這些位被設置成可寫，高位部分的其它位用硬件使其為 0，并只可讀。基地址設置過程： 系統(tǒng)初始化程序向基地址寄存器寫全 1 系統(tǒng)初始化程序讀出基地址寄存器的內(nèi)容 系統(tǒng)初始化程序判斷設備需要的地址空間大小 系統(tǒng)初始化程序分配基地址并寫回到該基地址寄存器 如設備需要使用 1MB的存儲空間，硬件實現(xiàn)基地址寄存器的時候應該使位 0，位 4～位 19由硬件使其保持為 0 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 舉例 1： 系統(tǒng)初始化向基址寄存器寫全 1后讀出的值 =FFF00000h ? 位 0=0，表示是一個存儲器地址空間映射 ? 位 [2:1]=00b，它是 32位存儲器映射 ? 位 3=0，表示它不是預取存儲器。 ? 位 [31:4] 第一個為 1的是位 20，表示映射的存儲空間為 220＝1MB。 這意味著存儲映射的基地址應該起始于 1MB、 2MB、 3MB等的邊界上。 系統(tǒng)經(jīng)過權衡后再向該基址寄存器寫入實際映射的空間基址，該基址應該是 1MB邊界的，如： FFF00000H, FFE00000H, FE000000H等。 問： FFF10000H地址能不能做該設備存儲基址？ 總線技術 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 舉例 2： 基址寄存器的值 =FFFFFF01h ? 位 0=1，表示是一個 I/O地址空間映射 ? 位 [31:2] 第一個為 1的是位 8，表示映射的 I/O空間為 28＝ 256。 這意味著 I/O映射的基地址應該是 256的整數(shù)倍。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 最大 /最小映射地址空間是多少？ 最大 /最小存儲映射地址空間 最小存儲映射地址空間 =16字節(jié)（ 24） 最大存儲映射地址空間 =2GB（ 231） 最大 /最小 I/O映射地址空間 最小 I/O映射地址空間 =4字節(jié)（ 22） 最大存儲映射地址空間 =256字節(jié)（協(xié)議規(guī)定） 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 擴展 ROM訪問允許 31 11 10 1 0 基 地 址 保 留 擴展 ROM基地址寄存器 擴展 ROM基地址 =FFFF0001h ? 位 0=1，表示擴展 ROM訪問允許 ? 位 [31:11] 第一個為 1的是位 16，表示映射的存儲空間為 64K。 這意味著 ROM映射的基地址應該起始于 64KB的邊界 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 (5)頭區(qū)域中其它寄存器 中斷引腳寄存器 8位只讀寄存器，指明設備使用了 PCI的哪個中斷引腳。 1代表 INTA， 2為 INTB…… 中斷請求線寄存器 8位可讀 /寫寄存器，指明設備的中斷引腳和 PC機的 8259A的哪個中斷輸入線連。 Min_Gnt/Max_lat寄存器 Min_Gnt用來指定設備需要多長的突發(fā)傳輸時間。 Max_lat用來表示對 PCI總線進行訪問的頻繁程度。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 2．配置空間的訪問 (1) 配置空間訪問時目標設備的選擇 對于某一 PCI設備， 1)只有當輸入它的 IDSEL信號有效， 2)并且在地址期內(nèi) AD[1:0]為 00時 ， 才能被作為配置訪問的目標設備。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 (2) 配置空間訪問的類型 0類配置空間訪問 ? 對（正在運行的） 當前 PCI總線上的目標設備配置寄存器所進行的訪問。 ? 被配置訪問的目標設備必須在地址期采樣到其 IDSEL輸入信號有效，且 AD[1∶ 0]必須為 00。 ? 地址期 ， AD[1∶ 0]必須為 00； AD[10∶ 8]用于選擇物理設備的八種功能之一 ； AD [7∶ 2]為選擇該功能設備的配置寄存器號 (雙字號）。 AD[31:11]可用于連接各設備的 IDSEL信號 ? 數(shù)據(jù)期 ， AD[31∶ 0]傳送的是配置讀 /寫數(shù)據(jù)。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1類配置空間訪問 ? 對（通過 PCI/PCI橋連接的） 下一級 PCI總線上的目標設備 (配置寄存器 )所進行的訪問。 ? 地址期 ， AD[1∶ 0]必須為 01； AD[10∶ 8]作為選擇物理設備的八種功能之一 。 AD[7∶ 2]為選擇該功能設備的配置寄存器號； AD[15∶ 11]用于存放第二級總線上被選中設備的 IDSEL號 ， AD[23∶ 16] 放總線號。 ? 橋片中也有橋配置空間寄存器，存放有總線號和次級總線號等信息。 ? 一旦 PCI/PCI橋檢測到 1類配置訪問，就有三種情況，須分別進行處理。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 橋 A 橋 B 設備 設備 CPU總線 PCI總線 0 PCI總線 1 ? 如果要訪問的總線號既不同于橋的第二級總線號，也不在橋的第二級總線號的下級總線范圍內(nèi)，那么橋將忽略本次訪問。 ? 如果總線號不同于橋的第二級總線，但在橋的第二級總線號的下級總線范圍內(nèi)，那么橋將本次訪問作為 1類配置訪問傳遞給第二級總線。配置命令從第一級傳遞到第二級 C/BE總線。 ? 如果總線號與橋的第二級總線號相同，那么橋將本次訪問作為 0類配置訪問傳遞給第二級總線。 AD[10:2]直接從橋的第一級傳遞到第二級 AD總線。 AD[15:11 ]的設備號用于決定第二級總線上哪個設備的 IDSEL信號被設置有效。配置命令從第一級傳遞到第二級 C/BE總線。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 針對 x86兼容的系統(tǒng)， PCI協(xié)議定義了將處理器發(fā)出的 I/O訪問識別為配置訪問，或將處理器發(fā)出的存儲器訪問轉換為配置訪問的轉換機構，稱為 配置機構 。 (3) 配置訪問的訪問方法 配置機構是利用兩個 32位的 I/O端口寄存器來訪問 PCI設備的配置空間的。 ? 配置 地址 端口寄存器（ I/O地址為 0CF8H~0CFBH） ? 配置 數(shù)據(jù) 端口寄存器（ I/O地址為 0CFCH~0CFFH） 第一步，將要訪問的總線號、設備號、功能號和雙字號寫到配置地址端口寄存器。（ 32位寫） 第二步，執(zhí)行一次對配置數(shù)據(jù)端口寄存器的讀 /寫。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI BIOS 初始化程序只能通過 PCI BIOS才能訪問 PCI配置寄存器。 PCI BIOS再通過 配置地址端口寄存器和配置數(shù)據(jù)端口寄存器實現(xiàn)其功能。 16位 PCI BIOS的調(diào)用 通過 INT 1AH實現(xiàn)： AH=B1H， AL為子功能號 。 32位 PCI BIOS的調(diào)用 確認 32位 BIOS是否存在； 確認 BIOS是否支持 PCI BIOS，取得 PCI BIOS入口地址； 通過對 PCI BIOS入口地址的遠程調(diào)用來實現(xiàn)： AH=B1H，AL為子功能號。 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI總線的繼承者 —— PCI Express 1. 主要關鍵技術： ? 在兩個設備之間 點對點 串行互聯(lián) ? 雙通道，高帶寬，傳輸速度快 ? 靈活擴展性 ? 低電源消耗，并有電源管理功能 ? 支持設備熱撥插和熱交換 ? 在軟件層保持與 PCI以及 PCIX總線兼容 ? 使用小型連接，節(jié)約空間，減少串擾 ? 采用類似于網(wǎng)絡通信中的 OSI分層模式，具有數(shù)據(jù)包和層協(xié)議架構 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 2. PCIExpress的拓撲結構 北橋集成根組件 終端 PCI Express－ PCI橋 終端 終端 終端 終端 終端 端點 PCI插槽 交換器 存儲器 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1. USB的硬件 ?USB主控制器 /根集線器 主控制器負責將并行數(shù)據(jù)轉換成串行，并將數(shù)據(jù)傳給根集線器。根集線器控制 USB端口的電源，激活和禁止端口，識別與端口相連的設備，設置和報告與每個端口相連的狀態(tài)事件。 ? USB集線器 (USB Hub) 完成 USB設備的添加（擴展）、刪除和電源管理等。 ? USB設備 HUB設備和功能設備（外設），外設含一定數(shù)量獨立的寄存器端口（端點）。外設有一個惟一的地址。通過這個地址和端點號，主機軟件可以和每個端點通信。數(shù)據(jù)的傳送是在主機軟件和 USB設備的端點之間進行的。 USB 一、 USB系統(tǒng)組成 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 ? USB設備驅動程序 在 USB外設中，通過 I/O請求包將請求發(fā)送給 USB設備中的 USB（從）控制器。 ? USB驅動程序 在主機中，當設置 USB設備時讀取描述器以獲取 USB設備的特征，并根據(jù)這些特征，在發(fā)生請求時組織數(shù)據(jù)傳輸。 USB驅動程序可以是捆綁在操作系統(tǒng)中，也可以是以可裝載的驅動程序形式加入到操作系統(tǒng)中。 ? USB主控制器驅動程序 完成對 USB事務交換的調(diào)度，并通過根 Hub或其他的 Hub完成對交換的初始化。 2. USB的軟件 USB 一、 USB系統(tǒng)組成 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI總線 宿主機 USB主控制器 /根 Hub 高速 電話 高速 顯示器 高速 集線器 高速 麥克風 揚聲器 高速 揚聲器 高速 鍵盤 高速 低速 麥克風 麥克風 低速 高速 =480Mb/s 全速 =12Mb/s 低速 =USB的層次拓撲圖 USB 一、 USB系統(tǒng)組成 3. USB的拓撲結構 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 USB集成器和設備的電阻連接 高 /低速 USB收發(fā)器 (主機或集線器端口 ) 高速 USB收發(fā)器 (主機端口或高速設備 ) +5vdc D+ D 地 15KΩ 15KΩ +~ D+ D 高 /低速 USB收發(fā)器 (主機或集線器端口 ) 低速 USB收發(fā)器 (低速設備 ) +5vdc D+ D 地 15KΩ 15KΩ +~ D+ D USB數(shù)據(jù)線 USB數(shù)據(jù)線 USB 二、 USB系統(tǒng)的接口信號和電氣特性 第九章 串行通信與總線技術 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 USB常用信號電平（高速設備，低速設備電平相反） 總線狀態(tài) 信 號 電 平 發(fā)送端 接受器端 差分“ 1” D+ D (D+)(D)200mV且 D+ 差分“ 0” D D+ (D)(D+)200mV且 D