首页理论教育了解Cache相关的PCI总线事务

了解Cache相关的PCI总线事务

2023-10-20 理论教育版权反馈

【摘要】：PCI总线规范定义了一系列与Cache相关的总线事务，以提高PCI设备与主存储器进行数据交换的效率，即DMA读写的效率。PCI设备与主存储器进行的Cache共享一致性增加了HOST主桥的设计复杂度。在高性能处理器中Cache状态机的转换模型十分复杂。因为Cache一致性操作不仅与HOST主桥的设计相关，而且主要与处理器和Cache Memory系统设计密切相关。因为x86处理器重点优化的是PCIe设备，目前x86处理器使用的IOAT技术，显著提高了PCIe设备与主存储器进行数据通信的效率。

PCI总线规范定义了一系列与Cache相关的总线事务，以提高PCI设备与主存储器进行数据交换的效率，即DMA读写的效率。当PCI设备使用DMA方式向存储器进行读写操作时，一定需要经过HOST主桥，而HOST主桥通过FSB总线^[37]向存储器控制器进行读写操作时，需要进行Cache共享一致性操作。

PCI设备与主存储器进行的Cache共享一致性增加了HOST主桥的设计复杂度。在高性能处理器中Cache状态机的转换模型十分复杂。而HOST主桥是FSB上的一个设备，需要按照FSB规定的协议处理这个Cache一致性，而多级Cache的一致性和状态转换模型一直是高性能处理器设计中的难点。

不同的HOST主桥处理PCI设备进行的DMA操作时，使用的Cache一致性的方法并不相同。因为Cache一致性操作不仅与HOST主桥的设计相关，而且主要与处理器和Cache Memory系统设计密切相关。

PowerPC和x86处理器可以对PCI设备所访问的存储器进行设置，其设置方法并不相同。其中PowerPC处理器，如MPC8548处理器，可以使用Inbound寄存器的RTT字段和WTT字段，设置在PCI设备进行DMA操作时，是否需要进行Cache一致性操作，是否可以将数据直接写入Cache中。RTT字段和WTT字段的详细说明见第2.2.3节。(www.chuimin.cn)

而x86处理器可以使用MTRR（Memory Type Range Registers）设置物理存储器区间的属性是否为可Cache空间。下文分别讨论在PowerPC与x86处理器中，PCI设备进行DMA写操作时，如何进行Cache一致性操作。

但是与PowerPC处理器相比，x86处理器在处理PCI设备的Cache一致性上略有不足，特别是网络设备与存储器系统进行数据交换的效率。因为x86处理器重点优化的是PCIe设备，目前x86处理器使用的IOAT（I/O Acceleration Technology）技术，显著提高了PCIe设备与主存储器进行数据通信的效率。