在PCIe总线中，一个地址转换关系由8B组成，这也是地址转换请求TLP的Length字段至少为0b10的原因。当TA收到地址转换请求TLP后，将查找ATPT，然后通过存储器读完成TLP，将转换关系发送给PCIe设备。采用这种方式时，PCIe设备将首先向TA发送地址转换请求TLP，并从ATPT中获得地址转换关系后，使用TA等于0b10的存储器读写TLP，即使用Translated Address与主存储器进行数据交换，从而有效避免了上文所述的安全隐患。......
2023-10-20
PCIExpress存储器地址转换攻略
【摘要】：pci_map_single函数的主要作用是通过ptr参数，获得与之对应的dma_addr，即进行存储器域虚拟地址到PCI总线域物理地址的转换。值得注意的是存储器域物理地址与PCI总线域物理地址的区别。起初在x86处理器中，存储器域物理地址到PCI总线域物理地址的转换非常简单，是直接相等的关系。在PowerPC处理器中，存在一组Inbound寄存器，通过该组寄存器可以将PCI总线地址转换为PowePC处理器规定的存储器地址，详见第2.2节。
在Linux系统中，支持一系列API实现存储器地址到PCI总线地址的转换，这些API的详细定义见./Documentation/DMA-API.txt文件。本节仅以pci_map_single函数为例说明这种地址转换的工作原理。pci_map_single函数在./include/asm-generic/pci-dma-compat.h文件中，如源代码12-10所示。
源代码12-10pci_map_single函数
该函数共有4个输入参数，其中hwdev参数与PCI设备的pci_dev对应，ptr参数对应存储器域的虚拟地址，size字段对应数据区域的大小。而direction参数与数据区域的使用方法对应，PCI_DMA_NONE用于调试，较少使用；PCI_DMA_TODEVICE表示这段数据的传递方向是从存储器到PCI设备；PCI_DMA_FROMDEVICE表示这段数据的传递方向是从PCI设备到存储器；PCI_DMA_BIDIRECTIONAL表示方向未知。该函数的返回值为dma_addr，即PCI总线域的物理地址。
pci_map_single函数的主要作用是通过ptr参数，获得与之对应的dma_addr，即进行存储器域虚拟地址到PCI总线域物理地址的转换。值得注意的是存储器域物理地址与PCI总线域物理地址的区别。
在Linux系统中，使用virt_to_phys函数将存储器域的虚拟地址转换为存储器域的物理地址，但是通过该函数仅能获得存储器域的物理地址，因此该地址不能填写到PCI设备中进行DMA操作。值得注意的是，进行DMA操作的地址是由PCI设备使用的，而且这个地址只能是PCI总线域的物理地址，尽管在许多处理器中，virt_to_phys函数和pci_map_single函数的返回值相同。
不同的处理器使用不同的方式实现pci_map_single函数。起初在x86处理器中，存储器域物理地址到PCI总线域物理地址的转换非常简单，是直接相等的关系。但是x86处理器为了支持虚拟化技术，使用了VT-d/IOMMU[99]技术，使得该函数的实现略微复杂。
同样是基于x86架构，AMD处理器使用的IOMMU技术与Intel有所区别，AMD的x86处理器使用./arch/x86/kernel/amd_iommu.c文件中的map_single函数，进行存储器域地址空间到PCI总线域地址空间的转换；而Intel的x86处理器使用./drivers/pci/intel-iommu.c文件中的intel_map_single函数实现存储器地址空间到PCI域地址空间的转换。IOMMU技术略微有些复杂，在第13.1节中将专门描述这部分内容。(www.chuimin.cn)
在PowerPC处理器中，存在一组Inbound寄存器，通过该组寄存器可以将PCI总线地址转换为PowePC处理器规定的存储器地址，详见第2.2节。这组Inbound寄存器也可以看作一种IOMMU，只是该IOMMU机制仅支持段式映射而不支持页式映射。
Linux PowerPC使用dma_direct_map_page函数实现这个地址转换，该函数的定义详见./arch/powerpc/kernel/dma.c。在Linux PowerPC中，PCI总线域的物理地址也与存储器域的物理地址相等。
Linux PowerPC还需要设置Inbound寄存器组，这段代码在./arch/power/sysdev/fsl_pci.c文件的setup_pci_atmu函数中，如源代码12-11所示。目前这段代码对Inbound寄存器组的Entry 2进行设置，允许PCIe设备访问0～0x7FFF-FFFF（2GB）这段存储器域物理地址空间，而且PCI总线地址与存储器地址一一对应而且相等。
源代码12-11 setup_pci_atmu函数
这段代码源于Linux 2.6.30，在这个版本中，PCIe设备不能访问PowerPC处理器2GB之上的物理内存。而在Linux 2.6.31.6中，该函数被大规模修改，以支持超过2GB的存储器系统，本节对Linux内核的这些改动不做进一步描述，对此有兴趣的读者可以参考Linux2.6.31.6内核中setup_pci_atmu函数的最新实现。
有些支持IOMMU机制的PowerPC处理器，如IBM的PowerPC处理器系列，可以使用dma_iommu_map_page或者ibme bus_map_page函数实现pci_map_single函数，而cell处理器使用dma_fixed_map_page函数实现该功能。pci_map_single函数函数在IBM的PowerPC处理器上已经移植完毕，但是Freescale除了P4080处理器之外，还没有支持IOMMU的处理器。目前对P4080处理器的支持并没有加入到Linux PowerPC中。
有关PCI Express体系结构导读的文章
- 详细阅读
-
存储器地址与PCI总线地址的转换方法详细阅读
假设在一个32位处理器中，存储器域的0xF000-0000～0xF7FF-FFFF这段物理地址空间与PCI总线的地址空间存在映射关系。图3-1 存储器域与PCI总线域的映射关系当PCI设备使用DMA机制访问存储器域地址空间时，处理器系统同样需要将存储器域的地址空间反向映射到PCI总线地址空间。本章采用图3-1的映射关系，虽然增加了映射复杂度，却便于读者深入理解存储器域到PCI总线域之间的映射关系。......
2023-10-20
-
从存储器域到PCI总线的地址空间转换详细阅读
图2-4 MPC8548处理器存储器域到PCI域的转换在介绍MPC8548处理器如何使用Outbound寄存器组进行存储器域地址空间到PCI总线域地址空间的转换之前，本节将首先介绍Outbound寄存器组中的相应寄存器。该位是Outbound窗口的使能位，为1表示当前Outbound寄存器组描述的存储器地址空间到PCI总线地址空间的映射关系有效；为0表示无效。检查LAWBAR和LAWAR寄存器，判断当前36位的物理地址是否属于PCI总线空间。......
2023-10-20
-
PCIExpress存储器读写事务导读详细阅读
下面将以图1-1中的处理器系统为例，简要介绍PCI总线支持的总线事务及其传送方式。由表1-2可知，PCI总线支持多种总线事务。PCI总线的配置读写总线事务与HOST主桥与PCI桥相关，因此读者需要了解HOST主桥和PCI桥的详细实现机制之后，才能深入理解这部分内容。PCI总线支持以下几类存储器读写总线事务。HOST处理器使用PCI总线的存储器读写总线事务和I/O读写总线事务访问PCI设备的BAR空间。PCI设备对主存储器进行读写，即DMA读写操作。......
2023-10-20
-
51单片机数据存储器用途及地址分配详细阅读
51单片机数据存储器用于存放运算中间结果、数据暂存和数据缓冲、标志位等。CPU在复位后默认选择表3-3中第0组工作寄存器。图3-9 片内RAM地址分配图表3-3 工作寄存器地址列表高128B地址空间，80H～FFH为特殊功能寄存器空间。图3-10 特殊功能寄存器地址分配图表3-4 特殊功能寄存器说明表3-4中论述的特殊功能寄存器需要在程序中处理，实际应用中与硬件操作相结合，需要开发人员按功能需求进行控制。......
2023-11-04
-
PCIExpress存储器、I/O和TLP读详细阅读
本节讲述PCIe总线定义的各类TLP，并详细介绍这些TLP的格式。在PCIe总线中，存储器读写，I/O读写和配置读写请求TLP由以下几类报文组成。存储器读请求TLP和读完成TLP当PCIe主设备，RC或者EP，访问目标设备的存储器空间时，使用Non-Posted总线事务向目标设备发出存储器读请求TLP，目标设备收到这个存储器读请求TLP后，使用存储器读完成TLP，主动向主设备传递数据。PCIe主设备仅使用存储器写请求TLP即可完成DMA写操作，主设备不需要目标设备的回应报文。......
2023-10-20
-
PCIExpress:PCI设备地址空间使用详细阅读
TOLUD～4GB这段PCI总线地址空间主要映射和ICH相连的PCI设备地址空间，此外还包括EPBAR指向的空间，以及MCHBAR和DMIBAR指向的空间等。FSB Interrupts存储器空间与MSI中断机制相关，PCIe设备向这段存储器空间进行写操作时，MCH将这个写操作转换为FSB总线的Interrupt Message总线事务。DMI Interface负向译码空间被分为若干段，用来映射ICH使用的PCI总线地址空间。这些PCI设备的BAR空间被映射到这段空间。由以上说明可以发现与MCH连接的PCIe设备的访问延时小于与ICH连接中的PCIe设备。......
2023-10-20
-
PCIExpress体系结构导读|存储器读写详细阅读
存储器读写请求TLP的格式如图6-8所示。在存储器读写和I/O读写请求的第3和第4个双字中，存放TLP的32或者64位地址。存储器、I/O和原子操作读写请求使用的TLP头较为类似。此时与这个存储器读请求TLP对应的读完成TLP中不包含有效数据。......
2023-10-20
相关推荐