《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第3章 PCI总线的数据交换（5）

接前一篇文章：《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第3章 PCI总线的数据交换（4）

3.2 PCI设备的数据传递

PCI设备的数据传递使用地址译码方式，当一个存储器读写总线事务到达PCI总线时，在这条总线上的所有PCI设备将进行地址译码，如果当前总线事务使用的地址在某个PCI设备的BAR空间中时，该PCI设备将使能DEVSEL#信号，认领这个总线事务。

如果PCI总线上的所有设备都不能通过地址译码认领这个总线事务，则这条总线的“负向译码”设备将认领这个总线事务，如果在这条PCI总线上没有“负向译码”设备，该总线事务的发起者将使用Master Abort总线周期结束当前PCI总线事务。

3.2.1 PCI设备的正向译码与负向译码

PCI桥使用的正向译码方式与PCI设备使用的正向译码方式有所不同。如图3-4所示，当一个总线事务是从PCI桥的Primary Bus到Secondary Bus时，PCI桥使用的正向译码方式与PCI设备使用的方式类似。如果该总线事务使用的地址在PCI桥任意一个Memory Base窗口（PCI桥除了具有Memory Base窗口外，还有I/O Base窗口和Prefetchable Memory Base窗口）命中时，该PCI桥将使用正向译码方式接收该总线事务，并根据实际情况决定是否将这个总线事务转发到Secondary Bus。

当一个总线事务是从PCI桥的Secondary Bus到Primary Bus时，如果该总线事务使用的地址没有在PCI桥所有的Memory Base窗口命中时，表明当前总线事务不是访问该PCI桥管理的PCI子树中的设备，因此PCI桥将接收当前总线事务，并根据实际情况决定是否将这个总线事务转发到Primary Bus。

仍以图3-2为例：

当PCI设备11访问主存储器空间时，首先将存储器读写总线事务发送到PCI总线1上，而这个存储器地址显然不会在PCI总线1的任何PCI设备的BAR空间中，此时PCI桥1将认领这个PCI总线的数据请求，并将这个总线事务转发到PCI总线0上。最后HOST主桥将接收这个总线事务，并将PCI总线地址转换为存储器域的地址，与主存储器进行读写操作。

值得注意的是，PCI总线并没有规定HOST主桥使用正向还是负向译码方式接收这个存储器读写总线事务，但是绝大多数HOST主桥使用正向译码方式接收来自下游的存储器读写总线事务。在PowerPC处理器中，如果当前存储器读写总线事务使用的地址在Inbound窗口内时，HOST主桥将接收这个总线事务，并将其转换为存储器域的读写总线事务，与主存储器进行数据交换。

3.2.2 处理器到PCI设备的数据传送

下文以图3-2所示的处理器系统为例，说明处理器向PCI设备11进行存储器写的数据传送过程。处理器向PCI设备进行读过程与写过程略有区别，因为存储器写使用Posted方式，而存储器读使用Non-Posted方式，但是存储器读使用的地址译码方式与存储器写类似，因此本节对处理器向PCI设备进行存储器读的过程不做进一步介绍。

PCI设备11在PCI总线域的地址范围是0x73000000~0x73FFFFFF。这段空间在存储器域中对应的地址范围是0xF3000000~0xF3FFFFFF。下文我们假设处理器使用存储器写指令，访问0xF300-0008这个存储器地址，其步骤如下：

（1）存储器域将0xF3000008这个地址发向HOST主桥，0xF0000000~0xF7FFFFFF这段地址已经由HOST主桥映射到PCI总线域地址空间，所以HOST主桥认为这是一个对PCI设备的访问。因此HOST主桥将首先接管这个存储器写请求；

（2）HOST主桥将存储器域的地址0xF3000008转换为PCI总线域的地址0x73000008，并通过总线仲裁获得PCI总线0的使用权，启动PCI存储器写周期，并将这个存储器写总线事务发送到PCI总线0上。值得注意的是，这个存储器读写总线事务使用的地址为0x73000008，而不是0xF3000008；

（3）PCI总线0的PCI桥1发现0x73000008在自己管理的地址范围内，于是接管这个存储器写请求，并通过总线仲裁逻辑获得PCI总线1的使用权，并将这个请求转发到PCI总线1上；

（4）PCI总线1的PCI设备11发现0x73000008在自己的BAR0寄存器中命中，于是接收这个PCI写请求，并完成存储器写总线事务。

至此，“3.2.2 处理器到PCI设备的数据传送”就全部讲解完了。