《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第3章 PCI总线的数据交换（4）

接前一篇文章：《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第3章 PCI总线的数据交换（3）

3.2 PCI设备的数据传递

PCI设备的数据传递使用地址译码方式，当一个存储器读写总线事务到达PCI总线时，在这条总线上的所有PCI设备将进行地址译码，如果当前总线事务使用的地址在某个PCI设备的BAR空间中时，该PCI设备将使能DEVSEL#信号，认领这个总线事务。

如果PCI总线上的所有设备都不能通过地址译码认领这个总线事务，则这条总线的“负向译码”设备将认领这个总线事务，如果在这条PCI总线上没有“负向译码”设备，该总线事务的发起者将使用Master Abort总线周期结束当前PCI总线事务。

3.2.1 PCI设备的正向译码与负向译码

如上文所述，PCI设备使用“地址译码”方式接收存储器读写总线请求。在PCI总线中定义了两种“地址译码”方式，一个是正向译码，一个是负向译码。

下面仍以图3-2所示的处理器系统为例，说明数据传送使用的寻址方法。

当HOST主桥通过存储器或者I/O读写总线事务访问其下所有PCI设备时，PCI总线0下的所有PCI设备都将对出现在地址周期中的PCI总线地址进行译码。如果这个地址在某个PCI设备的BAR空间中命中时，这个PCI设备将接收这个PCI总线请求。这个过程也被称为PCI总线的正向译码，这种方式也是大多数PCI设备所采用的译码方式。

但是在PCI总线上的某些设备，如PCI-to-(E)ISA桥并不使用正向译码接收来自PCI总线的请求，PCI-to-ISA桥在处理器系统中的位置如图1-1所示。

PCI总线0上的总线事务在三个时钟周期后，没有得到任何PCI设备响应时（即总线请求的PCI总线地址不在这些设备的BAR空间中），PCI-to-ISA桥将被动地接收这个数据请求。这个过程被称为PCI总线的负向译码。可以进行负向译码的设备也被称为负向译码设备。这也就是上边所说的：

如果PCI总线上的所有设备都不能通过地址译码认领这个总线事务，则这条总线的“负向译码”设备将认领这个总线事务，如果在这条PCI总线上没有“负向译码”设备，该总线事务的发起者将使用Master Abort总线周期结束当前PCI总线事务。

在PCI总线中，除了PCI-to-(E)ISA桥可以作为负向译码设备，PCI桥也可以作为负向译码设备，但是PCI桥并不是在任何时候都可以作为负向译码设备。在绝大多数情况下，PCI桥无论是处理“来自上游总线”，还是处理“来自下游总线”的总线事务时，都使用正向译码方式，但是在某些特殊应用中，PCI桥也可以作为负向译码设备。

举一实际场景（实例）：

笔记本在连接Dock插座时，也使用了PCI桥。

因为在大多数情况下，笔记本与Dock插座是分离使用的，而且Dock插座上连接的设备多为慢速设备，此时用于连接Dock插座的PCI桥使用负向译码。Dock插座在笔记本系统中的位置如图3-3所示：

当笔记本与Dock建立连接之后，当处理器需要访问Dock中的外部设备时，Dock中的PCI桥将首先使用负向译码方式接收PCI总线事务；之后将这个PCI总线事务转发到Dock的PCI总线中；然后再访问相应的PCI设备。

在Dock中使用负向译码PCI桥的优点是，该桥管理的设备并不参与处理器系统对PCI总线的枚举过程。当笔记本插入到Dock之后，系统软件并不需要重新枚举Dock中的设备并为这些设备分配系统资源，而仅需要使用负向译码PCI桥管理好其下的设备即可，从而极大降低了Dock对系统软件的影响。

当HOST处理器访问Dock中的设备时，负向译码PCI桥将首先接管这些存储器读写总线事务，然后发送到Dock设备中。值得注意的是，在许多笔记本的Dock实现中，并没有使用负向译码PCI桥，而使用PCI-to-ISA桥。

PCI总线规定，使用负向译码的PCI桥，其Base Class Code寄存器为0x06，Sub Class Code寄存器为0x04，而Interface寄存器为0x01；使用正向译码方式的PCI桥的Interface寄存器为0x00。系统软件（E2PROM）在初始化Interface寄存器时务必注意这个细节。关于Class Code寄存器的详细说明参见：《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第2章 PCI总线的桥与配置（12）。

综上所述，在PCI总线中有两种负向译码设备，即PCI-to-E(ISA)桥和PCI桥。但是PCI桥并不是在任何时候都是负向译码设备，只有PCI桥连接Dock插座时，PCI桥的Primary Bus才使用负向译码方式。而这个PCI桥的Secondary Bus在接收Dock设备的请求时仍然使用正向译码方式。

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