PCIe体系结构导读(6)

目前PCIe总线规范,依然在迅猛发展,但并不是所有PCIe设备都支持这些在PCIe总线的最新规范中提及的概念。一般说来,PCIe总线规范提出的新的概念,最先在x86处理器系统的Chipset和Intel设计的PCIe设备中出现。

总线规范可以支持133MHz、266MHz和533MHz的总线频率，并在传送规则上做了一些改动。虽然PCI-X总线还没有得到大规模普及就被PCIExpress总线替代，但是在PCI-X总线中提出的许多设计思想仍然被PCIExpress总线继承。

PCI总线规范是Intel对PC领域做出的一个巨大贡献。Intel也在PCI总线规范留下了深深的印记，PCI总线规范的许多内容都与基于IA(IntelArchitecture)架构的x86处理器密切相关。但是这并不妨碍其他处理器系统使用PCI总线，事实上PCI总线在非x86处理器系统上也取得了巨大的成功。目前绝大多数处理器系统都使用PCI/PCIExpress总线连接外部设备，特别是一些通用外设。

随着时间的推移，PCI和PCI-X总线逐步遇到瓶颈。PCI和PCI-X总线使用单端并行信号进行数据传递，由于单端信号容易被外部系统干扰，其总线频率很难进一步提高。目前，为了获得更高的总线频率以提高总线带宽，高速串行总线逐步替代了并行总线。PCIExpress总线也逐渐替代PCI总线成为主流。但是从系统软件的角度上看，PCIExpress总线仍然基于PCI总线。理解PCIExpress总线的一个基础是深入理解PCI总线，同时PCIExpress总线也继承了PCI总线的许多概念。本篇将详细介绍与处理器体系结构相关的，一些必备的PCI总线知识。

为简化起见，本篇主要介绍PCI总线的32位地址模式。在实际应用中，使用64位地址模式的PCI设备非常少。而且在PCIExpress总线逐渐取代PCI总线的大趋势之下，将来也很难会有更多的，使用64位地址的PCI设备。如果读者需要掌握PCI总线的64位地址模式，请自行阅读PCI总线的相关规范。实际上，如果读者真正掌握了PCI总线的32位地址模式之后，理解64位地址模式并不困难。

为节省篇幅，下文将PCIExpress总线简称为PCIe总线，PCI-to-PCI桥简称为PCI桥，PCIExpress-to-PCI桥简称为PCIe桥，Host-to-PCI主桥简称为HOST主桥。值得注意的是许多书籍将HOST主桥称为PCI主桥或者PCI总线控制器。

第1章PCI总线的基本知识

PCI总线作为处理器系统的局部总线，其主要目的是为了连接外部设备，而不是作为处理器的系统总线连接Cache和主存储器。但是PCI总线、系统总线和处理器体系结构之间依然存在着紧密的联系。

PCI总线作为系统总线的延伸，其设计考虑了许多与处理器相关的内容，如处理器的Cache共享一致性和数据完整性，以及如何与处理器进行数据交换等一系列内容。其中Cache共享一致性和数据完整性是现代处理器局部总线的设计的重点和难点，也是本书将重点讲述的主题之一。

独立地研究PCI总线并不可取，因为PCI总线仅是处理器系统的一个组成部分。深入理解PCI总线需要了解一些与处理器体系结构相关的知识。这些知识是本书所侧重描述的，同时也是PCI总线规范所忽略的内容。脱离实际的处理器系统，不容易也不可能深入理解PCI总线规范。