在PCIe总线中，存储器读写和I/O读写TLP使用基于地址的路由方式。TLP使用基于地址的路由时，一定要通过查询这组寄存器之后，再决定传送路径。下文以TLP1～TLP3的发送过程对地址路由过程进行说明。本小节中的例子将使用P-P2桥片接收TLP1，并将TLP1推至PCI Bus2，而PCI Bus2上的EP1将接收TLP1，完成整个地址路由。由以上叙述可以发现，PCIe总线中基于地址的路由方式与PCI总线上的基于地址的数据传递流程十分相近。......
2023-10-20
PCIExpress中断路由解析
【摘要】：I/O APIC最终使用REDIR_TBL表，将来自输入引脚的中断请求发送至Local APIC，并由CPU进一步处理这个中断请求。然而直接使用PCIe总线提供的标准方法会带来一些问题。图15-2 PCI Message中断路由如上图所示，PCIe设备使用的INTx中断请求都最终使用I/O APIC的IRQ_PIN16引脚，从而造成了这个引脚所申请的中断过于密集，因此采用这种中断路由方法并不合理。值得注意的是，每一个HOST主桥和每一条PCI总线都含有一个中断路由表。
在多数x86处理器系统中，PCI设备的INTA～D#四个中断请求信号与LPC接口提供的外部引脚PIRQA～D#相连，之后PIRQA～D#与I/O APIC的中断请求信号IRQ_PIN16～19#相连。如果PCIe设备没有使用MSI中断请求机制，而是使用了Legacy INTx方式[24]模拟INTA～D#信号时，这些Assert INTx和Deassert INTx消息也由Chipset处理，并由Chipset将这些消息转换为一根硬件引脚，然后将这个硬件引脚与I/O APIC的中断输入引脚相连。其连接关系如图15-1所示。I/O APIC最终使用REDIR_TBL表，将来自输入引脚的中断请求发送至Local APIC，并由CPU进一步处理这个中断请求。
图15-1 I/O APIC如何处理PCI设备的中断请求
本书并不关心I/O APIC如何使用APIC Message将中断消息传递给Local APIC，而重点关注PCI和PCIe设备使用的中断信号与I/O APIC输入引脚IRQ_PIN16～19的连接关系。如图15-1所示，LPC的PIRQA～D#分别与IRQ_PIN16～19对应，但是PCI设备的INTA～D#与PIRQA～D#的连接关系并不是唯一的，图15-1所示的PCI设备与中断控制器连接方法只是其中一种连接方法。
而无论硬件采用何种连接结构，系统软件都需要能够正确识别是哪个PCI设备发出的中断请求，为此系统软件使用PCI中断路由表（PCI Interrupt Routing Table）记录PCI设备使用的INTA～D#与I/O APIC中断输入引脚IRQ16～19的对应关系。
如果在x86处理器系统中存在Switch，而这个Switch的每一个端口都相当于一个虚拟PCI桥，此时该Switch的下游端口连接的PCIe设备，在使用PCI Message INTx消息提交中断请求时，虚拟PCI桥可能将其转换为其他PCI Message INTx消息。在虚拟PCI桥中，Primary总线和Secondary总线PCI Message INTx消息的对应关系如表15-1所示。
表15-1 虚拟PCI桥Primary总线与Secondary总线间INTx消息间的映射关系
PCIe设备发送的PCI Message INTx消息首先到达虚拟PCI桥的Secondary总线，之后虚拟PCI桥根据PCIe设备的设备号将这些PCI Message INTx消息转换为Primary总线合适的虚拟中断信号。如设备号为1的PCIe设备使用PCI Message INTA消息进行中断请求时，该消息在通过虚拟PCI桥后，将被转换为PCI Message INTB消息，然后继续传递该消息报文，最终PCI Message INTx消息将到达RC，并由RC将该消息报文转换为虚拟中断信号INTx，并与I/O APIC的中断请求引脚IRQ_PIN16～19相连。(www.chuimin.cn)
然而直接使用PCIe总线提供的标准方法会带来一些问题。因为一条PCIe链路只能挂接一个EP，这个EP的设备号通常为0，而这些设备使用的虚拟中断信号多为INTA#，因此这些PCIe设备通过Switch的虚拟PCI-to-PCI桥进行中断路由后，将使用虚拟中断信号INTA#，并与I/O APIC的IRQ_PIN16引脚相连，并不会使用其他IRQ_PIN引脚，这造成了IRQ_PIN16的负载过重。其连接拓扑结构如图15-2所示。
图15-2 PCI Message中断路由
如上图所示，PCIe设备使用的INTx中断请求都最终使用I/O APIC的IRQ_PIN16引脚，从而造成了这个引脚所申请的中断过于密集，因此采用这种中断路由方法并不合理。为此Intel在5000系列的Chipset中使用了Interrupt Swizzling技术将这些来自PCIe设备的中断请求平均分配到I/O APIC的IRQ_PIN16～19引脚中。
在图15-2中，Chipset设置了一个INTSWZCTRL寄存器，通过这些寄存器可以将PCIe设备提交的中断请求均衡地发送至I/O APIC中。如果一个EP对应的INTSWZCTRL位为0，则该设备的INTA#将与IRQ_PIN16相连；如果为1，将与IRQ_PIN17相连，并以此类推，最终实现中断请求的负载均衡。
在一个x86处理器系统中，PCI设备或者PCIe设备使用的中断信号INTA～D#与I/O A-PIC的IRQ_PIN16～19之间的对应关系并不明确，各个厂商完全可以按照需要定制其映射关系。这为系统软件的设计制造了不小的困难。为此BIOS为系统软件提供了一个PCI中断路由表，存放这个映射关系，ACPI规范将这个中断路由表存放在DSDT中。
值得注意的是，每一个HOST主桥和每一条PCI总线都含有一个中断路由表。在讲述PCI中断路由表之前，我们简要回顾Linux系统如何为PCI设备分配中断向量。
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2023-10-20
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