Linux 从CPU将字节写入PCIe地址空间的精确细节

我对让CPU将值写入PCIe卡内存所涉及的一系列步骤感到非常困惑。很难理解你在互联网上读到的东西的确切含义，所以我希望有人能阅读我的理论并指出任何错误

安装程序 假设我有一个PCIe卡，上面有一些内存。为了便于讨论，假设以下具体设置：

• 它有4 MB可通过基址寄存器0访问（无论这意味着什么）
• 它是整个系统中唯一的PCIe卡
• 它插入PCIe插槽，该插槽通过主板中的铜线连接到根复合体
• 有一个根复合体直接连接到CPU的总线（这是正常的连接方式吗？）
• PCIe卡以某种方式配置为设备编号0（这是如何实现的？）
• 我们正在使用Linux

让我们再谈谈术语：

• 系统总线是CPU自己的总线
• PCIe总线指的是主板上CPU和PCIe插槽之间的文字线
• 驱动程序是Linux内核模块
• 设备是一个文本物理对象
• 设备结构是由内核填充的

  pci\u dev

  结构
• BAR（基址寄存器）是PCIe设备配置空间内的字段
• 条形空间是地址空间，由条形中的值表示（？）

我的理论是怎么回事

在启动时，Linux开始探测不同的地址，看看是否有什么

• 由于PCIe总线导线仅通过网桥（即系统总线上的PCIe控制器）连接到系统总线导线，Linux必须知道如何与PCIe控制器交互
• Linux向PCIe控制器发送特殊命令（通过内存映射IO？），最终触发PCIe导线上的正确电压系列
• 如果它得到响应，它将在配置空间中用其他信息填充

  pci_dev

  struct
• 在将来的某个时候（什么时候？），内核将遍历PCI驱动程序列表，尝试将它们与设备匹配

当Linux检测到一个设备时，它会将其条空间映射到系统总线上。（这是如何实现的？）假设它将BAR0空间映射到系统总线上的地址

0x55500000

到

0x5550FFFF

。

• Linux必须告诉根复合体侦听这些地址，并且它们对应于它检测到的PCIe卡
• 顺便说一句，Linux会将PCIe卡上的基址寄存器0设置为在其基址字段中有

  0x55500000

  （为什么要麻烦？）

在

0x55500000

和

0x5550FFFF

之间的系统总线上的后续写入被根复合体“捕获”，并发送到PCIe卡

• 根复合体将基本上构建一个数据包，该数据包将包含所有的报头和校验和等，并通过主板的铜线将它们发送到PCIe插槽

假设CPU将

0xDEADBEEF

写入系统总线上的地址

0x55501230

，并且根复合体将数据包发送到PCIe卡，该卡接收数据包并将

0xDEADBEEF

写入其本地4 MB内存中的

0x01230

---

那么：这其中哪些部分是对的，哪些是错的？

我的经验是使用英特尔处理器，因此下面的一些细节可能是针对英特尔处理器的，但大部分是通用的。另外，我不知道Linux如何识别每个设备要加载的驱动程序的细节，所以我跳过了这个问题

现代CPU没有系统总线（除了隐藏在CPU内部）。它们具有内存通道、PCIe根端口和连接到芯片组的DMI端口（也称为外围控制器集线器或PCH）。PCH包含其他设备，并且可能具有其他根端口。根复合体包括集成到CPU和PCH中的电路。（一些CPU SoC没有DMI或PCH，所有根复杂电路都在CPU SoC内。）

即使您的卡是整个系统中唯一的PCIe卡，也有其他PCIe设备集成到根复合体中（称为RCIEP或根复合体集成端点）。这些可能在CPU或PCH中

连接到PCIe根端口的设备将在某些非零总线号上配置为设备0。总线号取决于设备连接到的PCIe根端口（即插槽）以及BIOS配置PCIe总线的方式。（同一插槽通常具有相同的总线号，但可能没有，具体取决于连接到其他PCIe根端口的端口。）

其余的假设和术语都很好

软件通过使用I/O端口0xcf8和0xcfc的in/out指令或使用内存映射的配置空间来访问PCI配置空间。PCI配置空间的内存地址范围由BIOS设置。软件通过查看ACPI表找到地址。这些I/O或内存访问转换为PCIe信号的机制完全在根复杂硬件中

PCI配置空间地址范围的偏移量控制正在访问的设备/寄存器软件。例如，对MMCFG+0的访问访问设备0:0.0的寄存器偏移量0。访问MMCFG+0x1000访问设备0:0.1的寄存器偏移量0，访问MMCFG+0x102000访问设备1:0.2的寄存器偏移量0

软件读取每个设备地址偏移量3:0处的供应商id/设备id寄存器，以检测该设备地址是否存在设备。如果没有设备，PCI控制器返回0xffffffff。如果存在设备，该设备将返回供应商id