初学 PCIe System (二) - 如何访问PCIe设备的配置空间

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#linux #运维 #服务器

于 2022-09-04 21:24:56 首次发布

本文详细介绍了CPU访问PCIe设备配置空间的两种主要方式：Programmed Input/Output (PIO) 和 Direct Memory Access (DMA)。在PIO中，CPU通过地址端口和数据端口与配置地址空间交互，而DMA则允许设备直接访问内存，提高效率。通过理解这两种机制，可以更好地理解PCIe系统的内部工作原理。

在初学 PCIe System (一) - PCIe介绍及其配置空间有提到可以从PCIe设备的配置空间(Configuration Space)获取许多重要的资讯，那在CPU中，访问配置空间常用的两种方式如下：

Programmed Input/Output (PIO)

PIO 是由CPU主动向Device 获取资料，CPU 会等待Device资料传输完后才去做其他事情。使用PIO会占住CPU资源，会让系统变得低效，因此此技术已几乎被直接记忆体访问（DMA）所取代。

这边简单介绍一下PIO的作法，首先每个PCI Function的配置空间中和PCI相容的前256 Bytes会映射到一个第三个空间：配置地址空间(configuration address space)。因为PCI Function最多会有(2^8) * (2^5) * (2^3) = 65536个，每个Function都会映射256Byte的配置空间，因此配置地址空间的大小为 65536 * 256 Bytes = 16 MB。

CPU 通过主桥(Host Bridge)中的 IO 映射地址端口(Address Port )和资料端口(Data Port)进行索引来间接访问 PCI 配置空间。

地址端口(Address Port )位于 IO 地址 CF8h-CFBh，是一个大小为32 bits的暂存器，需要填入CONFIG_ADDRESS，其格式如下

Bit 31

Bits 30-24

Bits 23-16