ЖУРНАЛ «СТА» №3/2007

ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 26 плате, а от её характеристик порой за- висит, насколько полно система может обеспечить потенциальные возможно- сти важнейших, например, коммуни- кационных характеристик процессор- ной платы. Если чип Gigabit Ethernet подключён к центральному процессо- ру через шину PCI с разрядностью 32 бита и частотой 33 МГц, то скорее всего при обмене по этому интерфейсу вы не получите заявленных характери- стик скорости канала Ethernet. Внут- ренняя шина будет принципиально «узким местом» и не позволит полу- чить желаемые величины Гбит/с, даже если пользовательская программа бу- дет заниматься только обслуживанием этого коммуникационного канала. Это лирическое отступление связано с большим потоком вопросов и необхо- димостью разъяснений именно дан- ной ситуации. Продолжим. Каждая физическая шина PCI может объеди- нять определённое количество уст- ройств (задано спецификацией и для PCI равно 4), которые, в свою очередь, могут иметь несколько функций, как минимум, одну (её номер 0). Для уве- личения количества устройств, под- ключённых непосредственно к этой шине, используется микросхема моста шины PCI (PCItoPCI Bridge). Мосты шины используются и в тех случаях, когда на одной плате, установленной в слот шины PCI, находится несколько микросхем (контроллеров), что равно- сильно увеличению числа устройств на шине PCI. В некотором приближении можно считать, что это «повторитель» шины PCI (это понятие знакомо боль- шинству инженеров), хотя такое упро- щение специфицирует только физиче- скую часть интерфейса (мост — интел- лектуальное, программно конфигури- руемое устройство), и потому далеко не полным. Кроме того, если речь идёт именно об увеличении числа слотов для дополнительных устройств на ши- не PCI, то говорят о равноранговых мостах PeertoPeer Bridge, так как су- ществуют мосты, выполняющие функ- ции преобразования интерфейса, на- пример, мост PCItoISA/EISA. Шина PCI соединяется с ядром системы (процессор и память) посредством главного моста (Host bridge). В системе может существовать не одна цепочка шин PCI, объединённых мостами, но с ядром системы все они соединяются через главный мост (главных мостов в системе может быть несколько, но мы сейчас не будем останавливаться на этих случаях). Таким образом, в обра- зованной древовидной иерархической структуре шин PCI в системе сущест- вует один «хозяин» (Host) — это вы- числительное ядро, в функции которо- го входит конфигурирование всех под- ключённых к шине устройств, и в пер- вую очередь мостов. Иерархия, в том числе, выражается в последовательно- сти нумерации шин, которая начина- ется от главного моста. Каждый мост имеет первичную (Primary bus) и вто- ричную (Secondary bus) шину. Первич- ной является шина, расположенная ближе к вершине иерархической структуры (вычислительному ядру). Номером моста является номер вто- ричной шины. Вторичной шине глав- ного моста (первичная шина соедине- на с ядром) присвоен номер 0, таким образом, номер главного моста также равен 0. Шины, подключённые к вто- ричному интерфейсу моста следую- щим мостом, называются под- чинёнными (Subordinated bus). Глав- ный мост, кроме функции «первого верстового столба», служит и целевым устройством при транзакциях на шине PCI, связанных с обращением уст- ройств на шине к системной памяти. В то же время при обращениях цен- трального процессора к какомулибо устройству на шине PCI главный мост является инициатором (задатчиком) транзакции. Мост (или мосты) являет- ся важнейшим организующим элемен- том шины PCI, и на нём лежит ответ- ственность за выполнение системооб- разующих функций на вторичном ин- терфейсе, както: ● формирование аппаратного сброса; ● поддержка карт ресурсов интерфей- сов (рис. 2); ● маршрутизация транзакций; ● арбитраж и предоставление права на управление шиной; ● генерация конфигурационных цик- лов; ● определение аппаратных возможно- стей устройств на шине; ● в соответствии с маршрутизацией транзакций выполнение роли целе- вого устройства и далее инициатора транзакций, в случаях когда запро- шен обмен между устройствами на разных интерфейсах моста; ● «парковка» шины. Ещё одним замечательным качест- вом мостов является возможность обеспечения и согласования взаимо- действия устройств с разными интер- фейсами и разными характеристика- ми частоты (33/66 МГц) и разрядности (32/64 бита). Напомним, что в каждом сегменте шины PCI режим работы вы- бирается по самому «слабому» устрой- ству, и простая перестановка уст- ройств в слотах системы может суще- ственно увеличить производитель- ность в целом. Как уже говорилось, СТА 3/2007 www.cta.ru 31 24 23 16 15 8 7 0 Идентификатор устройства Идентификатор производителя 00h Регистр состояния Регистр команд 04h Код класса устройства Версия 08h Регистр тестирования устройства Тип заголовка Время задержки на первой шине Размер строки кэша 0Ch Регистр базового адреса 0 10h Регистр базового адреса 1 14h Время задержки на второй шине Номер подчинённой шины (макс.) Номер вторичной шины Номер первичной шины 18h Регистр статуса вторичной шины Конечный адрес ввода-вывода Базовый адрес ввода-вывода 1Ch Конечный адрес памяти, на которую отображён ввод-вывод Базовый адрес памяти, на которую отображён ввод-вывод 20h Конечный адрес памяти, допускающей предвыборку Базовый адрес памяти, допускающей предвыборку 24h Старшие разряды базового адреса памяти, допускающей предвыборку при 64-разрядной адресации 28h Старшие разряды конечного адреса памяти, допускающей предвыборку при 64-разрядной адресации 2Ch Старшие разряды конечного адреса ввода-вывода при 32-разрядной адресации Старшие разряды базового адреса ввода-вывода при 32-разрядной адресации 30h Указатель на область свойств 34h Базовый адрес области расширенной поддержки моста 38h Регистр управления моста Вывод прерывания Линия прерывания 3Ch Рис. 2. Заголовок конфигурационного пространства моста (тип 1) PCI