PCI 结构概述

1 概述

虽 PCI 设计时与体系结构无关，但笔者还是愿意聊聊在非 x86 体系上 PCI 的细节

PCI 全称 Peripheral Component Interconnect，本地话叫外围设备互联，顾名思义，其就是用于连接外设的，比如声卡、网卡等

现代 CPU 的速度都远远快于外围设备，这个速度间的不匹配就需要一个“连接器”（桥，Bridge）来缓冲一下。因此 CPU 都是直接和一个主桥相联，这个主桥下就是 0 号 PCI 总线。（MIPS 和主桥间是通过 64 bit SysAD 总线，在 x86 上是通过前端总线相联）。下图就是早期福珑迷你 PC 的框图：

上图的 North Bridge 就是一个 PCI 主桥，由此引出的总线就是 0 号 PCI 总线。可以看到 PCI Bus 0 上挂了一个 7000M 的显卡，一个 8139 的网卡，一个 NEC USB 2.0 的芯片以及一个 VIA 的南桥。

再看一个 MIPS 公司的 malta 评估板的框图：

该评估板广泛用于 MIPS 公司自己的 MIPS Core 的评估，4K，5K，24K，34K 系列皆用该板，只是 Core 不一样而已。

Malta 这个主桥也是通过 SysAD 总线和 CPU 相联，不过他还把内存控制器放到了这个主桥内。出来的 PCI Bus 0 也是挂了一个 AMD 的网卡，一个 Crystal 的声卡，还有一个 Intel PIIX4E 的南桥。

2 PCI 设备寻址

PCI 设备由一个 8 bit 的总线号，一个 5 bit 的设备编号以及一个 3 bit 的功能编号来标识

因此一个主桥下最多拥有 256 个总线，这个对大型系统上而言是不够的，为此 Linux 引入 PCI 域的概念，每个 PCI 域可拥有 256 个总线，而每个总线可有 32 个设备，每个设备则可以是多功能板（如音频设备加 CD-ROM 驱动器，最多 8 个功能）。所以每个功能都可以用一个 16 bit 的值来标识，该值用作 PCI 总线内设备的唯一地址

例如在 Malta 板上，lspci 则有如下输出：

0000:00:00.0   Galileo GT64xxx Bridge(0x11ab/0x4620)
0000:00:0a.0   Intel PIIX4 Bridge (0x8086/0x7110)
0000:00:0a.1   Intel PIIX4 IDE (0x8086/0x7111)
0000:00:0a.2   Intel PIIX4 USB (0x8086/0x7112)
0000:00:0a.3   Intel PIIX4 Power (0x8086/0x7113)
0000:00:0b.0   AMD PCNET32 ethernet (0x1022/0x2000)
0000:00:0c.0   Crystal sound card (0x1013/0x6005)

0000 即为 PCI 域

00 则为 PCI Bus 号

00, 0a, 0b, 0c 则为设备号

0, 1, 2, 3 则为功能号，其皆属于 0a 这个设备，则 IDE, USB, Power 皆在同一 PIIX4 桥内