PCI总线中断机制解析 - 从Zynq7020到PCIe体系

"PCI总线的中断机制是计算机硬件系统中一个重要的通信方式，尤其在赛灵思Zynq7020这样的芯片技术中，理解中断机制对于系统设计至关重要。PCI（Peripheral Component Interconnect）总线通过INTA#、INTB#、INTC#和INTD#四个低电平有效的中断请求信号与处理器交互。这些信号属于边带信号，对于PCI总线是可选的，而PCI设备也可以选择使用Message Signaled Interrupts (MSI) 机制来替代传统的中断请求线。 在PCI体系中，中断信号的具体连接方式并未在规范中强制规定，因此需要系统软件通过中断路由表来确定PCI设备的INTx信号如何映射到中断控制器的IRQ_PINx#信号。例如，x86系统中的BIOS或PowerPC系统的Firmware可以提供中断路由表。在某些简单的嵌入式系统中，如果Firmware未提供该表，开发者需要了解硬件设计中的INTx与IRQx#的连接关系。 考虑到系统设计的复杂性和效率，一个典型的连接示例是，假设系统有三个PCI插槽（A、B和C），它们的INTA#、INTB#和INTC#信号分别连接到中断控制器的不同IRQ_PINx#信号，而所有INTD#信号共享一个IRQ_PINx#信号。这样的连接方式可以均衡中断请求的负载，并且确保每个插槽的INTA#信号都有独立的中断线，从而提高中断处理效率。 PCI设备通常主要使用INTA#信号，INTB#、INTC#较少使用，INTD#则更少。在PCI设备的配置空间中，中断信息会被存储，允许系统软件识别并处理来自不同设备的中断请求。 此外，PCI Express (PCIe)作为PCI的升级版，引入了点对点的连接方式，提升了数据传输速率和系统性能。PCIe体系结构的概述包括HOST主桥、PCIe总线、设备以及处理器等组成部分。PCIe总线的组成结构优化了通信效率，减少了系统延迟，使得PCIe成为现代高性能计算和数据中心的首选接口。 在PCIe中，HOST主桥负责连接CPU和PCIe设备，PCIe总线则采用串行连接，提供了更高的带宽。PCIe设备可以是显卡、网卡、硬盘控制器等，它们通过PCIe接口与HOST处理器高效通信。PCIe总线的负载能力也得到了显著提升，支持多个设备同时高速传输数据。 无论是PCI还是PCIe，中断机制都是确保系统响应和处理外设事件的关键部分。正确理解和配置中断连接对于优化系统性能和稳定性具有重要意义。在设计基于Zynq7020或其他类似芯片的系统时，深入理解这些概念将有助于创建高效、可靠的硬件解决方案。"