『壹』 PCI地址空間與內部地址空間映射
姓名：劉偉 學號：17103223402
【嵌牛導讀】
本文介紹了pci匯流排空間與內部匯流排空間對應關系
【嵌牛鼻子】pci匯流排和內部匯流排
【嵌牛提問】pci匯流排實際可以使用空間大小是否應小於內部可使用空間？
【嵌牛正文】
1、PCI地址空間
PCI匯流排具有32位數據/地址復用匯流排，所以其存儲地址空間為2的32次方=4GB。也就是PCI上的所有設備共同映射到這4GB上，每個PCI設備佔用唯一的一段PCI地址，以便於PCI匯流排統一定址。每個PCI設備通過PCI寄存器中的基地址寄存器來指定映射的首地址。PCI地址空間對應於計算機系統結構中的PCI匯流排。
2、系統地址空間
如果處理器具有32位的地址匯流排，其理論可定址空間為2的32次方=4GB。但這並不意味著內存就可以4GB大小，其實XP系統最大內存大約為2GB，這與CPU訪問系統中其它設備的存儲器方式有關（比如CPU訪問PCI匯流排上的存儲器）。
計算機系統中在不同的物理位置上存在著不同設備，不同的設備又各自具有存儲器，那麼CPU如何訪問這些存儲器呢？CPU把系統中各個設備的存儲空間映射到一個統一的存儲空間上，稱為系統存儲空間共4GB，這樣CPU就可以訪問到所有的存儲器。比如PCI存儲器映射到從0xFFF80000開始的地址空間，顯卡映射到0XFFF00000，再加上操作系統會佔用一些空間，就只剩下不到2G能真正分配給物理內存了。（具體數值是為解釋需要取的任意值，不代表真實情況）
系統地址空間對應於計算機系統結構中的前端匯流排（FSB）。
3、PCI匯流排地址與系統存儲空間轉換映射
我們假設在一個32位處理器中，其存儲器域的0xF000-0000~0xF7FF-FFFF(共128MB)這段物理地址空間與PCI匯流排的地址空間存在映射關系。
當處理器訪問這段存儲器地址空間時，HOST主橋將會認領這個存儲器訪問，並將這個存儲器訪問使用的物理地址空間轉換為PCI匯流排地址空間，並與0x7000-0000~0x77FF-FFFF這段PCI匯流排地址空間對應。
為簡化起見，我們假定在存儲器域中只映射了PCI設備的存儲器地址空間，而不映射PCI設備的I/O地址空間。而PCI設備的BAR空間使用0x7000-0000~0x77FF-FFFF這段PCI匯流排域的存儲器地址空間。
PCI橋的Base、Limit寄存器保存「該橋所管理的PCI子樹」的存儲器或者I/O空間的基地址和長度。值得注意的是，PCI橋也是PCI匯流排上的一個設備，在其配置空間中也有BAR寄存器，本節不對PCI橋BAR寄存器進行說明，因為在多數情況下透明橋並不使用其內部的BAR寄存器。
在PCI設備的BAR寄存器中，包含該設備使用的PCI匯流排域的地址范圍。在PCI設備的配置空間中共有6個BAR寄存器，因此一個PCI設備最多可以使用6組32位的PCI匯流排地址空間，或者3組64位的PCI匯流排地址空間。這些BAR空間可以保存PCI匯流排域的存儲器地址空間或者I/O地址空間，目前多數PCI設備僅使用存儲器地址空間。而在通常情況下，一個PCI設備使用2到3個BAR寄存器就足夠了。
為簡化起見，我們首先假定所有PCI Agent設備只使用了BAR0寄存器，其申請的數據空間大小為16M位元組(即0x1000000位元組)而且不可預讀，而且PCI橋不佔用PCI匯流排地址空間，即PCI橋不含有BAR空間。並且假定當前HOST主橋已經完成了對PCI匯流排樹的編號。
根據以上假設，系統軟體該PCI匯流排樹的遍歷過程如下所示。
(1) 系統軟體根據DFS演算法，系統軟體率先尋找到第一組PCI設備，分別為PCI設備31和PCI設備32[1]，並根據這兩個PCI設備需要的PCI空間大小，從PCI匯流排地址空間中(0x7000-0000~0x77FF-FFFF)為這兩個PCI設備的BAR0寄存器分配基地址，分別為0x7000-0000和0x7100-0000。
(2) 當系統軟體完成PCI匯流排3下所有設備的BAR空間的分配後，將初始化PCI橋3的配置空間。這個橋片的Memory Base寄存器保存其下所有PCI設備使用的「PCI匯流排域地址空間的基地址」，而Memory Limit寄存器保存其下PCI設備使用的「PCI匯流排域地址空間的大小」。系統軟體將Memory Base寄存器賦值為0x7000-0000，而將Memory Limit寄存器賦值為0x200-0000。
(3) 系統軟體回朔到PCI匯流排2，並找到PCI匯流排2上的PCI設備21，並將PCI設備21的BAR0寄存器賦值為0x7200-0000。
(4) 完成PCI匯流排2的遍歷後，系統軟體初始化PCI橋2的配置寄存器，將Memory Base寄存器賦值為0x7000-0000，Memory Limit寄存器賦值為0x300-0000。
(5) 系統軟體回朔到PCI匯流排1，並找到PCI設備11，並將這個設備的BAR0寄存器賦值為0x7300-0000。並將PCI橋1的Memory Base寄存器賦值為0x7000-0000，Memory Limit寄存器賦值為0x400-0000。
(6) 系統軟體回朔到PCI匯流排0，並在這條匯流排上發現另外一個PCI橋，即PCI橋4。並使用DFS演算法繼續遍歷PCI橋4。首先系統軟體將遍歷PCI匯流排4，並發現PCI設備41和PCI設備42，並將這兩個PCI設備的BAR0寄存器分別賦值為0x7400-0000和0x7500-0000。
(7) 系統軟體初始化PCI橋4的配置寄存器，將Memory Base寄存器賦值為0x7400-0000，Memory Limit寄存器賦值為0x200-0000。系統軟體再次回到PCI匯流排0，這一次系統軟體沒有發現新的PCI橋，於是將初始化這條匯流排上的所有PCI設備。
(8) PCI匯流排0上只有一個PCI設備，PCI設備01。系統軟體將這個設備的BAR0寄存器賦值為0x7600-0000，並結束整個DFS遍歷過程