PCI总线树的枚举由pci_scan_child_bus函数完成，该函数的主要作用是分配PCI总线树的PCI总线号，而并不初始化PCI设备使用的BAR空间。subordinate总线号记载当前PCI总线树中最后一个PCI总线号，因此只有完成了对PCI总线树的枚举后，才能获得该参数。值得注意的是，在Linux系统中，许多PCIe设备并没有提供该结构。PCI总线规范规定了获取BAR空间的标准实现方法。......
2023-10-20
PCIExpress总线树Bus号初始化
【摘要】：系统软件在遍历当前PCI总线树时，需要首先对这些PCI总线进行编号，即初始化PCI桥的Primary、Secondary和Sub-ordinate Bus Number寄存器。扫描PCI总线2，发现PCI桥3，并将PCI桥3的Secondary Bus命名为PCI总线3。继续回退到PCI总线1。从以上算法可以看出，PCI桥的Primary Bus和Secondary Bus号的分配在遍历PCI总线树的过程中从上向下分配，而Subordinate Bus号是从下向上分配的，因为只有确定了一个PCI桥之下究竟有多少条PCI总线后，才能初始化该PCI桥的Subordinate Bus号。
在一个处理器系统中，每一个HOST主桥都推出一棵PCI总线树。在一棵PCI总线树中有多少个PCI桥（包括HOST主桥），就含有多少条PCI总线。系统软件在遍历当前PCI总线树时，需要首先对这些PCI总线进行编号，即初始化PCI桥的Primary、Secondary和Sub-ordinate Bus Number寄存器。
在一个处理器系统中，一般将与HOST主桥直接相连的PCI总线命名为PCI总线0。然后系统软件使用DFS（Depth First Search）算法，依次对其他PCI总线进行编号。值得注意的是，与HOST主桥直接相连的PCI总线，其编号都为0，因此当处理器系统中存在多个HOST主桥时，将有多个编号为0的PCI总线，但是这些编号为0的PCI总线分属不同的PCI总线域，其含义并不相同。
在一个处理器系统中，假设PCI总线树的结构如图2-13所示。当然在一个实际的处理器系统中，很少会出现这样复杂的PCI总线树结构，本节采用这个结构的目的是便于说明PCI总线号的分配过程。
图2-13 PCI总线树结构
在PCI总线中，系统软件使用深度优先DFS算法对PCI总线树进行遍历，DFS算法和广度优先BFS（Breadth First Search）算法是遍历树型结构的常用算法。与BFS算法相比，DFS算法的空间复杂度较低，因此绝大多数系统在遍历PCI总线树时，都使用DFS算法而不是BFS算法。
DFS是搜索算法的一种，其实现机制是沿着一棵树的深度遍历各个节点，并尽可能深地搜索树的分支，DFS的算法为线性时间复杂度，适合对拓扑结构未知的树进行遍历。在一个处理器系统的初始化阶段，PCI总线树的拓扑结构是未知的，适合使用DFS算法进行遍历。下面以图2-13为例，说明系统软件如何使用DFS算法，分配PCI总线号，并初始化PCI桥中的Primary Bus Number、Secondary Bus Number和Subordinate Bus number寄存器。所谓DFS算法是指按照深度优先的原则遍历PCI胖树，其步骤如下。
（1）HOST主桥扫描PCI总线0上的设备。系统软件首先忽略这条总线上的所有PCI Agent设备，因为在这些设备之下不会挂接新的PCI总线。例如PCI设备01下不可能挂接新的PCI总线。
（2）HOST主桥首先发现PCI桥1，并将PCI桥1的Secondary Bus命名为PCI总线1。系统软件将初始化PCI桥1的配置空间，将PCI桥1的Primary Bus Number寄存器赋值为0，而将Secondary Bus Number寄存器赋值为1，即PCI桥1的上游PCI总线号为0，而下游PCI总线号为1。
（3）扫描PCI总线1，发现PCI桥2，并将PCI桥2的Secondary Bus命名为PCI总线2。系统软件将初始化PCI桥2的配置空间，将PCI桥2的Primary Bus Number寄存器赋值为1，而将Secondary Bus Number寄存器赋值为2。(www.chuimin.cn)
（4）扫描PCI总线2，发现PCI桥3，并将PCI桥3的Secondary Bus命名为PCI总线3。系统软件将初始化PCI桥3的配置空间，将PCI桥3的Primary Bus Number寄存器赋值为2，而将Secondary Bus Number寄存器赋值为3。
（5）扫描PCI总线3，没有发现任何PCI桥，这表示PCI总线3下不可能有新的总线，此时系统软件将PCI桥3的Subordinate Bus number寄存器赋值为3。系统软件在完成PCI总线3的扫描后，将回退到PCI总线3的上一级总线，即PCI总线2，继续进行扫描。
（6）在重新扫描PCI总线2时，系统软件发现PCI总线2上除了PCI桥3之外没有发现新的PCI桥，而PCI桥3之下的所有设备已经完成了扫描过程，此时系统软件将PCI桥2的Subordinate Bus number寄存器赋值为3。继续回退到PCI总线1。
（7）PCI总线1上除了PCI桥2外，没有其他桥片，于是继续回退到PCI总线0，并将PCI桥1的Subordinate Bus number寄存器赋值为3。
（8）在PCI总线0上，系统软件扫描到PCI桥4，则首先将PCI桥4的Primary Bus Num-ber寄存器赋值为0，而将Secondary Bus Number寄存器赋值为4，即PCI桥1的上游PCI总线号为0，而下游PCI总线号为4。
（9）系统软件发现PCI总线4上没有任何PCI桥，将结束对PCI总线4的扫描，并将PCI桥4的Subordinate Bus number寄存器赋值为4，之后回退到PCI总线4的上游总线，即PCI总线0继续进行扫描。
（10）系统软件发现在PCI总线0上的两个桥片PCI总线0和PCI总线4都已完成扫描后，将结束对PCI总线的DFS遍历全过程。
从以上算法可以看出，PCI桥的Primary Bus和Secondary Bus号的分配在遍历PCI总线树的过程中从上向下分配，而Subordinate Bus号是从下向上分配的，因为只有确定了一个PCI桥之下究竟有多少条PCI总线后，才能初始化该PCI桥的Subordinate Bus号。
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2023-10-20
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