03-PCI总线的Linux描述
21.1.1 PCI总线的Linux描述
PCI是CPU和外围设备通信的高速传输总线。PCI规范能够实现32位并行数据传输，工作频率为33MHz或66MHz，最大吞吐率达266MB/s。PCI的衍生物包括CardBus、mini-PCI、PCI-Express、cPCI等。
从本书第2章的图2.16可以看出，PCI总线体系结构是一种层次式的体系结构。在这种层次式体系结构中，PCI桥设备占据着重要的地位，它将父总线与子总线连接在一起，从而使整个系统看起来像一颗倒置的树型结构。树的顶端是系统的CPU，它通过一个较为特殊的PCI桥设备——Host/PCI桥设备与根PCI总线连接起来。
作为一种特殊的PCI设备，PCI桥包括以下几种。
● Host/PCI桥：用于连接CPU与PCI根总线，第1个根总线的编号为0。在PC中，内存控制器也通常被集成到Host/PCI桥设备芯片中，因此，Host/PCI桥通常也被称为“北桥芯片组（North Bridge Chipset）”。
● PCI/ISA桥：用于连接旧的ISA总线。通常，PCI中的类似i8359A中断控制器这样的设备也会被集成到PCI/ISA桥设备中，因此，PCI/ISA桥通常也被称为“南桥芯片组（South Bridge Chipset）”。
● PCI-to-PCI桥：用于连接PCI主总线（primary bus）与次总线（secondary bus）。PCI桥所处的PCI总线称为“主总线”（即次总线的父总线），桥设备所连接的PCI总线称为“次总线”（即主总线的子总线）。
在Linux系统中，PCI总线用pci_bus来描述，这个结构体记录了本PCI总线的信息以及本PCI总线的父总线、子总线、桥设备信息，这个结构体的定义如代码清单21.1所示。
代码清单21.1 pci_bus结构体
1 struct pci_bus {
2 struct list_head node; / 链表元素node /
3 struct pci_bus parent; /指向该PCI总线的父总线，即PCI桥所在的总线 */
4 struct list_head children; / 描述了这条PCI总线的子总线链表的表头 /
5 struct list_head devices; / 描述了这条PCI总线的逻辑设备链表的表头 /
6 struct pci_dev self; / 指向引出这条PCI总线的桥设备的pci_dev结构 */
7 struct resource *resource[PCI_BUS_NUM_RESOURCES];
8 / 指向应路由到这条PCI总线的地址空间资源 /
9
10 struct pci_ops ops; / 这条PCI总线所使用的配置空间访问函数 */
11 void sysdata; / 指向系统特定的扩展数据 */
12 struct proc_dir_entry procdir;/该PCI总线在/proc/bus/pci中对应的目录项*/
13
14 unsigned char number; / 这条PCI总线的总线编号 /
15 unsigned char primary; / 桥设备的主总线 /
16 unsigned char secondary; / PCI总线的桥设备的次总线号 /
17 unsigned char subordinate;/PCI总线的下属PCI总线的总线编号最大值/
18
19 char name[48];
20
21 unsigned short bridge_ctl;
22 pci_bus_flags_t bus_flags;
23 struct device *bridge;
24 struct class_device class_dev;
25 struct bin_attribute *legacy_io;
26 struct bin_attribute *legacy_mem;
27 unsigned int is_added:1;
28 };
假定一个如图21.1所示的PCI总线系统，根总线0上有一个PCI桥，它引出子总线Bus 1，Bus 1上又有一个PCI桥引出Bus 2。
在上图中，Bus 0总线的pci_bus结构体中的number、primary、secondary都应该为0，因为它是通过Host/PCI桥引出的根总线；Bus 1总线的pci_bus结构体中的number和secondary都为1，但是它的primary应该为0；Bus 2总线的pci_bus结构体中的number和secondary都应该为2，而其primary则应该等于1。这3条总线的subordinate值都应该等于2。
系统中当前存在的所有根总线都通过其pci_bus结构体中的node成员链接成一条全局的根总线链表，其表头由list类型的全局变量pci_root_buses来描述。而根总线下面的所有下级总线则都通过其pci_bus结构体中的node成员链接到其父总线的children链表中。这样，通过这两种PCI总线链表，Linux内核就将所有的pci_bus结构体以一种倒置树的方式组织起来。假定对于如图21.2所示的多根PCI总线体系结构，它所对应的总线链表结构将如图21.3所示。
