12. Поясните организацию древовидной структуры шины pci. Что такое мост pci, идентификатор устройства, класс устройств?
4.1.1. Особенности организации шин рсi и рсi- х
РСI и РСI-Х — синхронные параллельные шины расширения ввода-вывода, обеспечивающие надежный высокопроизводительный обмен и автоматическое конфигурирование устройств. Шины РСI и РСI-Х являются ближайшими «родственниками» с полной взаимной совместимостью устройств. Большинство положений, относящихся к РСI, относится и к РСI- Х.
Шина РСI позволяет объединять одноранговые устройства. Любое устройство шины может выступать как в роли инициатора транзакций ( задатчика), так и в роли целевого устройства. Целевое устройство отвечает на транзакции, адресованные к его ресурсам (областям памяти и портам ввода-вывода). Ядро компьютера (центральный процессор и память) для шины РСI также представляется устройством — главным мостом (host bridge). В транзакциях к устройствам РСI, инициированных центральным процессором, главный мост является задатчиком. В транзакциях от устройств РСI, обращающихся к ядру (к системной памяти), главный мост является целевым устройством. Право на управление шиной в любой момент времени дается лишь одному устройству данной шины; арбитраж запросов на управление шиной осуществляется централизованным способом. Арбитр, как правило, является частью моста (северного моста (MCH), южного моста (IOCH) либо моста между шинами PCIPCI).
Каждая физическая шина РСI позволяет объединять лишь небольшое число устройств (обычно не более шести) . Электрические спецификации рассчитаны на два типовых варианта нагрузки одной шины: 2 устройства РСI на системной плате плюс 4 слота или 6 устройств плюс 2 слота. Для увеличения числа подключаемых устройств
применяют мосты РСI - устройства РСI с парой интерфейсов, которыми шины объединяются в древовидную структуру (рис. 6.1). В корне этой структуры находится хост — «хозяин шины», в обязанности которого входит конфигурирование всех устройств, включая мосты. В роли хоста, как правило, выступает центральный процессор с главным мостом.
Каждый мост PCI соединяет только две шины : первичную, находящуюся ближе к вершине иерархии, с вторичной. Допускается чисто древовидная конфигурация, то есть «петель» из мостов быть не должно. Мосты позволяют объединять шины РСI и РСI-Х с разными характеристиками, а также подключать к РСI/РСI- Х иные шины : (Е)ISA, МСА, шины блокнотных ПК, РСI Express, Hyper Transport и др. (рис. 6.1).
Для подключения шин PCMCIA, CardBus, MCA, ISA/EISA, X-Bus и LPC используются специальные мосты, входящие в чипсеты системных плат или же являющиеся отдельными устройствами PCI (микросхемами). Мосты выполняют преобразование интерфейсов соединяемых ими шин, синхронизацию и буферизацию обменов данных. Мосты (включая и мосты PCI-PCI) допускают различие частот синхронизации на соединяемых ими шинах.
Важной частью шины РСI является система автоматического конфигурирования; конфигурирование выполняется каждый раз при включении питания и инициализации системы. Специальное конфигурационное ПО позволяет обнаружить и идентифицировать все установленные устройства, а также выяснить их потребности в ресурсах: областях памяти, адресах ввода-вывода, прерываниях.
Каждое устройство РСI при установке в конкретную систему получает идентификатор, однозначно определяющий его положение на дереве шин РСI данного компьютера. Идентификатор имеет иерархическую структуру и состоит из номеров шины, устройства и функции. 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.
Кроме того, устройству присваивается определенный класс, который задается его кодом размерностью три байта. Старший байт определяет базовый класс (например, контроллеры устройств хранения, сетевые контроллеры …), средний – подкласс (например, 00 - контроллер шины SCSI, 01 – контроллер IDE, 02 – контроллер НГМД …), младший – программный интерфейс, если он стандартизован (например, 00 – стандартный LPT-порт, 01 – двунаправленный LPT-порт, 02 – параллельный порт ECP 1.X). Классификатор определяет организация PCI SIG, он регулярно обновляется на сайте http :// www . pcisig . com .В табл. 6.1 приведены некоторые классы устройств.