PCI总线桥接原理与非透明桥详解

"大学物理第13版解题指南——深入解析PCI总线技术" 本文将对PCI总线技术，特别是PCI非透明桥进行详细的讲解。PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种广泛应用于计算机系统中扩展接口的技术，它允许不同类型的设备如处理器、内存和I/O设备之间高效地交换数据。 在PCI总线系统中，PCI桥起到了关键作用，它能够连接两个不同的PCI总线域，从而使得两个处理器系统能够互相通信。在第2.5节，我们将重点探讨PCI非透明桥的工作原理和功能。非透明桥不进行地址映射，使得分属不同总线域的设备可以直接进行数据交换，但这种交换需要进行地址转换，以确保数据正确送达目的地。 PCI桥通常位于两个PCI总线之间，其中靠近HOST主桥的被称为上游总线（Primary Bus），远离HOST主桥的称为下游总线（Secondary Bus）。例如，如图2-8所示，PCI桥1的上游总线为PCI总线x0，下游总线为PCI总线x1。PCI桥负责在上下游总线间转发数据，实现总线间的通信。 PCI总线系统中的设备可以挂接到任意一条PCI总线上，每条总线下的设备可以通过PCI桥直接通信，而不影响其他总线的带宽。如PCI设备21与PCI设备22之间的通信只占用PCI总线x2的带宽，互不影响x0、x1和x3的使用。这样的设计提升了系统的并行处理能力和效率。 在PCI总线的结构中，PCI设备、HOST主桥、PCI总线和接口控制信号等都是核心组成部分。HOST主桥作为连接HOST处理器和PCI总线的关键，负责管理PCI设备的配置空间和地址转换。PCI设备则通过PCI总线与主机系统交互，进行数据传输。 PCI总线的信号定义包括地址和数据信号、接口控制信号、仲裁信号以及中断请求等，这些信号协调着总线上的事务处理。例如，PCI总线事务的时序、Posted和Non-Posted传送方式、Delayed传送方式等决定了数据传输的效率和可靠性。中断机制则是PCI总线中不可或缺的一部分，它确保了设备在需要时能够及时向处理器发送中断请求，从而触发相应的处理流程。 PCI-X总线是PCI的扩展，引入了Split总线事务、新的总线传送协议和基于数据块的突发传送，进一步提高了数据传输速率和系统的吞吐量。 PCI总线技术是现代计算机系统中不可或缺的部分，而PCI非透明桥作为其重要组件，使得多总线域间的通信成为可能，提升了系统的扩展性和灵活性。通过深入理解这些概念和技术，我们可以更好地理解和优化计算机系统的设计。