Конфигурационное пространство PCI

Конфигурационное пространство PCI (англ. PCI configuration space) — адресное пространство для конфигурации PCI, в дополнение к типичным адресным пространствам памяти и ввода-вывода.

Одним из главных усовершенствований шины PCI по сравнению с другими архитектурами ввода-вывода стал её конфигурационный механизм, обладающий конфигурационным адресным пространством, состоящим из 256 байт, которые можно адресовать, зная номер шины PCI, номер устройства и номер функции в устройстве. Первые 64 байта из 256 стандартизированы, а остальные регистры могут быть использованы по усмотрению изготовителя устройства.

Стандартизированные регистры

Регистры Vendor ID и Device ID идентифицируют устройство и обычно называются PCI ID. Шестнадцатиразрядный регистр Vendor ID выдаётся организацией PCI SIG. Шестнадцатиразрядный регистр Device ID назначается изготовителем устройства. Существует проект создания базы данных всех известных значений регистров Vendor ID и Device ID. (Смотри список ссылок.)

Первые 16 двойных слов конфигурационного адресного пространства (в соответствии с PCI Local Bus Specification 2.2):

Адрес	31      ...      24	23      ...      16	15      ...       8	7       ...       0
0x00	DeviceID		VendorID
0x04	Status		Command
0x08	Class Code			Revision ID
0x0C	BIST	Header Type	Latency Timer	Cache Line Size
0x10	Base Address Register 0
0x14	Base Address Register 1
0x18	Base Address Register 2
0x1C	Base Address Register 3
0x20	Base Address Register 4
0x24	Base Address Register 5
0x28	Cardbus CIS pointer
0x2C	SubsystemID		Subsystem Vendor ID
0x30	Expansion ROM Base Address
0x34	Reserved			Capabilities pointer
0x38	Reserved
0x3C	Max_Lat	Min_Gnt	Interrupt Pin	Interrupt Line

Регистры DeviceID, VendorID, Status, Command, Class Code, Revision ID, Header Type являются обязательными для всех PCI-устройств (для многих типов устройств обязательными являются также регистры Subsystem ID и Subsystem Vendor ID).

Все остальные регистры являются опциональными.

Автоматическая инициализация аппаратуры с помощью конфигурационного пространства

Для того, чтобы обращаться к устройству через адресное пространство памяти или ввода-вывода, системное программное обеспечение или ОС программирует базовые адресные регистры (англ. Base Address Registers, также называемые BAR’ами), посылая конфигурационные команды PCI-контроллеру. В начале загрузки системы все PCI устройства находятся в неактивном состоянии, им не назначены адреса, по которым драйверы устройств могут взаимодействовать с ними. Либо BIOS, либо сама операционная система обращается к PCI слотам и настраивает BAR’ы в конфигурационном адресном пространстве. Значения BAR’ов действительны всё время, пока система включена. При отключении питания значения этих регистров теряются до следующей загрузки, в процессе которой процедура настройки повторяется. Так как этот процесс полностью автоматизирован, пользователь компьютера освобождается от непростой задачи конфигурирования нового аппаратного обеспечения, подключаемого к шине PCI (в отличие, например, от шины ISA, базовые адреса устройств, подключаемых к которой, приходилось настраивать перемычками или переключателями).

Любое PCI-устройство, не являющееся мостом (см. PCI-to-PCI Bridge Architecture Specification. Revision 1.1) может иметь до шести BAR’ов, каждый из которых отвечает за определённый диапазон адресов в адресном пространстве памяти или ввода-вывода. Кроме того, устройство может иметь firmware).

Доступ к PCI через порты I/O

Для работы с шиной PCI в PC-AT и совместимых машинах выделено два основных порта.
0CF8h -W порт адреса Address
0CFCh RW порт данных Data
Оба порта являются 32 битными.
Порт адреса представляет собой следующую 32 битную структуру:

+---+---------+-------+----------+--------+---------------+-+-+
|31 |30     24|23   16|15      11|10     8|7             2|1|0|
+---+---------+-------+----------+--------+---------------+-+-+
| с | резерв  |шина   |устройство| функция|Индекс регистра|0|0|
+---+---------+-------+----------+--------+---------------+-+-+
Порт адреса задает шину, устройства, и адрес регистра в конфигурационном пространстве устройства. Грубо говоря, устройство — это физически присутствующее устройство. А функция — это логическое устройство.
С — флаг доступа к устройству.
Младшие два бита в порту адреса всегда 0.
По окончании работы с устройством следует сбросить адрес в 0.

Если в ответ на запрос нулевого регистра возвращается 0FFFFh, то устройства не существует. Vendor ID (ID производителя) — для Intel это 8086h, но не может принимать значение 0FFFFh.
Device ID (ID устройства) — принимает различные значения

Revision ID (ID модификации) — обозначает номер модификации устройства, назначается производителем.

Class Code (Код класса) — состоит из трех частей

+---------------+--------------+---------------------+
|23           16|15           8|7                   0|
+---------------+--------------+---------------------+
|Base Class Code|Sub Class Code|Programming Interface|
+---------------+--------------+---------------------+


Base Class Code — базовый класс, сокращенно BCC.
Sub Class Code — подкласс, сокращенно SCC.
Programming Interface — интерфейс, сокращенно PI.

Header Type (тип заголовка) — если бит 7 равен 1, то устройство содержит несколько функций.
Если бит 6 равен 0, то заголовок стандартный. Стандартные заголовки:
00 — стандартный смотри выше.
01 — стандартный для моста PCI-to-PCI
02 — стандартный для моста CardBus.

Ссылки

• The Linux PCI ID Repository, база данных ID PCI-устройств
• PCI Vendor and Device Lists — том, где можно найти драйвер под устройство.