【我所認知的BIOS】—>PCI SCAN

转自： /article/2826639.html

LightSeed

2009-5-12

1、PCI梗概

Study到現在已經快一年了，目前我自己理解，覺得PCI device在整個計算機的應用中是很重要，及其重要的一個東東。整由於它重要，所以可能一節我還講不完，分幾次把我所理解的PCI相關東東都總結一下。PCI是外設元件互連標準(Peripheral Component Interconnect)那麼我們平時說的PCI device就是符合這個標準的設備。（^.^廢話）這個標準由英代爾（Intel）公司1991年推出的用於定義局部匯流排的標準。此標準允許在電腦內安裝多達10個遵從PCI標準的擴展卡。最早提出的PCI匯流排工作在33MHz頻率之下，傳輸帶寬達到133MB/s(33MHz
* 32bit/s)，基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI匯流排，後來又提出把PCI 匯流排的頻率提升到66MHz。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz的PCI 匯流排，64bit的PCI插槽更多是應用於伺服器產品。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，並實現上下之間的介面以協調資料的傳送。

2、現實中的PCI

平時我們說XX買了一個不錯的PCI顯卡，YY買了一個PCI to USB的適配器，那麼它們都爲什麽會有個PCI三個字呢？是因為他們都是插在PCI插槽上，普通主板上的PCI插槽如圖1.1



圖1.1 普通的PCI插槽

3、PCI設備要運作，我們應該怎麼做？

PCI設備要運作，那麼就需要PCI SCAN。

******************引用 start**********************

[Why need PCI SCAN]

現在的computer system泰半由許多PCI devices所組成,因此,BIOS POST中另一個重要的 task is : PCI_SCAN !!!

它代表的是: BIOS會掃瞄 whole system,找出所有的PCI devices; initial them and build a linked list of PCI devices.在此list中的每一個node都代表一個PCI device,且含有其 characteristics !

Ex. Vendor ID,Device ID, PFA,Option ROM exist or NOT,...etc.

一旦建好此表,以後的 tasks 隨時都可以參考 !!!

所以, after PCI_SCAN,有兩件事完成了:

1. PCI device initialization;device config registers(Part A) are correctly set ...

2. One data structure is built to describe the PCI devices in whole system(建在memory中)

這也是屬於kernel code part ^_^ ( system 一般很少 hang at this stage...)

******************引用 end***********************

以上引用自<小華的部落格>

連接：http://biosengineer.blogspot.com/2007/10/bios-pci-scan-9.html

到這裡可能多半的人都會想到那麼怎麼去scan這些PCI device呢？

4、PCI device scan

4.1PCI設備的configuration space是什麽

顧名思義，PCI設備的configuration space是用來配置PCI device的。我們平時在BIOS修改的某些寄存器就是修改這個裏面的東東。這個space是嚴格按照PCI spec來做的，查看詳細的說，請參見PCI spec2.3的chapter 6 page 195。圖4.1是配置空間的位置說明，截于PCI spec。



圖4.1 PCI配置空間的map

4.2怎麼判斷PCI device存在

掃描PCI device一般都是這樣，讀取PCI設備的configuration space中vendor ID 和device ID，判斷他們是否為0xFFFF。若是，則說明該PCI device是不存在的。（因為每個PCI device的製造商都會把他們的ID填入這個位置，而且是read only的。）

4.3怎麼訪問PCI設備的configuration space

用CF8和CFC兩個端口來訪問，爲了能夠不失真我引用了spec里的原文來說明。“Two DWORD I/O locations are used to generate configuration transactions for PC-ATcompatible systems. The first DWORD location (CF8h) references a read/write registerthat is named CONFIG_ADDRESS. The second DWORD address
(CFCh) references a read/write register named CONFIG_DATA”從CONFIG_ADDRESS和 CONFIG_DATA其實就很容易看出了，當我們向CF8端口（CONFIG_ADDRESS）寫入規定的格式地址時，便可以從CFC端口（CONFIG_DATA）讀回相應的數據。

4.4 PCI scan的技巧

這裡兩個小技巧：

① 在讀回的端口，你可以取其中的任何一個byte或者word甚至整個double word

② 爲了提高掃描的效率，其實可以先查看header type這個寄存器中的bit7。Bit7的0與1表示該PCI設備是否是single function的，若single function device那麼這個時候就可以直接scan下一個PCI 設備啦。

4.5 訪問舉例

圖4.1是向CF8端口寫入的地址格式，截圖于spec page 32



圖4.1

以下是一段訪問配置空間的code。

mov eax, 80020500h ;bus 2, device 0, function 5(这里原本我写错了，是网友goldencrest帮我纠正了过来，谢谢！)

mov dx, 0cf8h

out dx, eax

mov dx, 0cfch

in eax, dx

以此類推，變可以把PCI device的整個configuration space都讀取出來。效果圖見圖4.2



圖4.2 用ADU顯示出來的PCI configuration space數據截圖

以上是我對PCI scan的理解。不足之處還望各位指正。

22楼 匿名用户 2010-03-03 09:31发表 [回复]

Lightseed:可否说一说PCI to PCI bridge的相关内容呢？
21楼 lightseed 2010-01-26 18:15发表 [回复]

to wcc1982:

我觉得你应该好好看看chipset的datasheet，你挨着挨着查查看，他们有冲突的么？肯定没有嘛，你可以这样理解，这不同的设备都是在LPC这个PCI设备下实现了。（LPC的配置空间里可以改变某些设备的操作地址，比如XXX base address）从这个方面说，笼统理解更为合适，因为实现的功能较多，而且方式还不一，还不好用一种标准的说法去定义。
20楼 wcc1982 2010-01-26 14:49发表 [回复]

我是想问一下，为什么这么多device（RTC ，DMA，8259 etc)共用这一个D31:F0 的 256 bytesPCI空间?

问了一下别的朋友，说它们是共用这一个PCI空间，只是分别用它不同的offset，lightseed是否也这样认为呢？
19楼 lightseed 2010-01-26 14:09发表 [回复]

to wcc1982:

ICH的全称是I/O Controller Hub，不知道能否解答你的问题。
18楼 wcc1982 2010-01-26 13:25发表 [回复]

To Lightseed!

可否请教一下，为什么南桥里面有很多device都是D31：F0呢？

RTC D31：F0

DMA D31：F0

8259 D31：F0

8254 D31：F0

。。。。。。。。
17楼 testcase 2009-11-26 11:28发表 [回复]

感谢博主的回答，昨天下了不少spec，原来全部的答案都在这些spec中。之前不知道还有这么个东西。

其实这些都应该是基础知识
16楼 lightseed 2009-11-25 11:07发表 [回复]

to testcase:

我说说我的理解吧，在CPU送出address给后，北桥负责把这些地址开关开向谁。其实0CF8这些port都是很legacy的了，是固定打开给操作PCI用的IO。这个地址的decode就是北桥在做的动作。（你还可以查阅一下NB的datasheet，其中有好多页都是在说地址解析的。）至于你最后那个问题，真的呃，不是三言两语就给你说的清楚的。

（简单点说）北桥把命令（或数据）放到IO上后，PCI的总线也会对地址进行解析，一层一层往下走。当相应PCI设备完成操作后，又把数据放回到CFC上，然后再又一系列过程传回北桥等等。。实际过程可比这复杂多了。你多看看spec，和相关的资料，应该就知道了。我也只能是简单描述一下。希望对你有用。
15楼 testcase 2009-11-25 09:42发表 [回复]

请救一个问题，关于扫描PCI总线，0cf8h和0cfch是哪个部件的IO Port呢，它是如何完成我们交给它的任务的呢？
14楼 goldencrest 2009-10-08 00:58发表 [回复]

你太客气了。

你的文章写得很好，我觉得读过之后很有收获。谢谢分享。
13楼 lightseed 2009-10-07 20:35发表 [回复]

to goldencrest ：

不好意思，我以前在写这篇文章的时候没有详细演算一遍，刚刚演算了一下确实是我当时写错了，今天你纠正了过来。谢谢！我会注明是你帮我纠正过来的。
12楼 goldencrest 2009-10-07 14:36发表 [回复]

不好意思，下面是我的理解，

1） byte 0， 这里是0x0，bit 2-7也就是0，所以register number是0， 是对的

2） byte 1， 这里是0x05, bit 8-10是 101b，所以function number是5; bit 11-15是0，所以device number是0，byte 2，这里是0x02，所以bus number是2，

请帮忙指正一下，哪里理解得不对。 谢谢！
11楼 lightseed 2009-10-07 12:47发表 [回复]

to goldencrest :

看来你还没有理解图4.1那个图的意思哦。再结合pci 的spec你再好好理解一下。这个东西并不难，主要是你还没有理解，多看两遍就了解了。
10楼 goldencrest 2009-10-07 08:17发表 [回复]

mov eax, 80020500h ;bus 2 device 1 function 1 register 0

这里注释应该是指 bus 2, device 0, function 5?
9楼 lightseed 2009-09-11 16:58发表 [回复]

wuxupeng999,

继续加油吧，只要坚持我想没有磨不细的铁杵
8楼 wuxupeng999 2009-09-11 13:01发表 [回复]

看完了，正在学BIOS方面的知识，很多还看不懂，了解得东西太少了。。感谢楼主。
7楼 lightseed 2009-08-24 12:41发表 [回复]

匯流排你翻译过来看看，就是总线的意思。
6楼 Magicyan2008 2009-08-24 09:46发表 [回复]

应该是桥之类的东东吧。
5楼 Magicyan2008 2009-08-24 09:45发表 [回复]

匯流排是什么东东，知道简体和繁体有差距，可我看繁体小说的（说频）时候怎么没感觉出来，一看专业点的就感觉出来了。
4楼 fengxinzi4 2009-07-26 16:56发表 [回复]

能不能给我发点文档啊
3楼 lightseed 2009-07-22 09:07发表 [回复]

呃。。。。qqhao 过誉了。文档的话，目前还太少，以后我全部整理出来后，如果有人需要的话我再发给他（她）吧，现在都还太凌乱了。能够得到您的肯定，对于我一小辈来说，我很荣幸啦。继续add oil
2楼 qqhao 2009-07-21 16:38发表 [回复]

图文并茂好呀，要是有文档直接下载就更好了，真是造福BIOS 人啊...
1楼 lightseed 2009-05-27 09:18发表 [回复] [引用] [举报]

我发觉一个问题，我每篇文章里都有N张图片，为了能够图文并茂。结果上传的时候就麻烦了。不晓得可以不可以直接上传文档。这样的话直接下载就可以看了。