下文以圖1?1的處理器系統中的PCI設備11向存儲器進行DMA寫操作為例，說明Posted傳送方式的實現過程。PCI設備11進行DMA寫操作時使用存儲器寫總線事務，當PCI設備11獲得PCI總線x1的使用權后，將發送存儲器寫總線事務到PCI總線x1。當PCI橋1發現這個總線事務的地址不在該橋管理的地址范圍內將首先接收這個總線事務，并結束PCI總線x1的總線事務。

此時PCI總線x1使用的資源已被釋放，PCI設備11和PCI設備12可以使用PCI總線x1進行通信。PCI橋1獲得PCI總線x0的使用權后，將轉發這個存儲器寫總線事務到PCI總線x0，之后HOST主橋x將接收這個存儲器寫總線事務，并最終將數據寫入主存儲器。

由以上過程可以發現，Posted數據請求在通過PCI總線之后，將逐級釋放總線資源，因此PCI總線的利用率較高。而使用Non-Posted方式進行數據傳送的處理過程與此不同，Non-Posted數據請求在通過PCI總線時，并不會及時釋放總線資源，從而在某種程度上影響PCI總線的使用效率和傳送帶寬。

1.3.3HOST處理器訪問PCI設備

HOST處理器對PCI設備的數據訪問主要包含兩方面內容，一方面是處理器向PCI設備發起存儲器和I/O讀寫請求；另一方面是處理器對PCI設備進行配置讀寫。

在PCI設備的配置空間中，共有6個BAR寄存器。每一個BAR寄存器都與PCI設備使用的一組PCI總線地址空間對應，BAR寄存器記錄這組地址空間的基地址。本書將與BAR寄存器對應的PCI總線地址空間稱為BAR空間，在BAR空間中可以存放I/O地址空間，也可以存放存儲器地址空間。

PCI設備可以根據需要，有選擇地使用這些BAR空間。值得注意的是，在BAR寄存器中存放的是PCI設備使用的“PCI總線域”的物理地址，而不是“存儲器域”的物理地址，有關BAR寄存器的詳細介紹見第2.3.2節。

HOST處理器訪問PCI設備I/O地址空間的過程，與訪問存儲器地址空間略有不同。有些處理器，如x86處理器，具有獨立的I/O地址空間。x86處理器可以將PCI設備使用的I/O地址映射到存儲器域的I/O地址空間中，之后處理器可以使用IN，OUT等指令對存儲器域的I/O地址進行訪問，然后通過HOST主橋將存儲器域的I/O地址轉換為PCI總線域的I/O地址，最后使用PCI總線的I/O總線事務對PCI設備的I/O地址進行讀寫訪問。在x86處理器中，存儲器域的I/O地址與PCI總線域的I/O地址相同。

對于有些沒有獨立I/O地址空間的處理器，如PowerPC處理器，需要在HOST主橋初始化時，將PCI設備使用的I/O地址空間映射為處理器的存儲器地址空間。PowerPC處理器對這段“存儲器域”的存儲器空間進行讀寫訪問時，HOST主橋將存儲器域的這段存儲器地址轉換為PCI總線域的I/O地址，然后通過PCI總線的I/O總線事務對PCI設備的I/O地址進行讀寫操作。

在PCI總線中，存儲器讀寫事務與I/O讀寫事務的實現較為類似。首先HOST處理器在初始化時，需要將PCI設備使用的BAR空間映射到“存儲器域”的存儲器地址空間。之后處理器通過存儲器讀寫指令訪問“存儲器域”的存儲器地址空間，HOST主橋將“存儲器域”的讀寫請求翻譯為PCI總線的存儲器讀寫總線事務之后，再發送給目標設備。

值得注意的是，存儲器域和PCI總線域的概念，PCI設備能夠直接使用的地址為PCI總線域的地址，在PCI總線事務中出現的地址也為PCI總線域的地址；而處理器能夠直接使用的地址為存儲器域的地址。理解存儲器域與PCI總線域的區別對于理解PCI總線至關重要，本篇將在第2.1節專門討論這兩個概念。

以上對PCI總線的存儲器與I/O總線事務的介紹并沒有考慮PCI橋的存在，如果將PCI橋考慮進來，情況將略微復雜一些。下文將以圖1?1為例說明處理器如何通過HOST主橋和PCI橋1對PCI設備11進行存儲器讀寫操作。當處理器對PCI設備11進行存儲器寫操作時，這些數據需要通過HOST主橋x和PCI橋x1，最終到達PCI設備11，其訪問步驟如下。值得注意的是，以下步驟忽略PCI總線的仲裁過程。

(1)首先處理器將要傳遞的數據放入通用寄存器中，之后向PCI設備11映射到的存儲器域的地址進行寫操作。值得注意的是，處理器并不能直接訪問PCI設備11的PCI總線地址空間，因為這些地址空間是屬于PCI總線域的，處理器所能直接訪問的空間是存儲器域的地址空間。處理器必須通過HOST主橋將存儲器域的數據訪問轉換為PCI總線事務才能對PCI總線地址空間進行訪問。

(2)HOST主橋x接收來自處理器的存儲器寫請求，之后處理器結束當前存儲器寫操作，釋放系統總線。HOST主橋x將存儲器域的存儲器地址轉換為PCI總線域的PCI總線地址。并向PCI總線x0發起PCI寫請求總線事務。值得注意的是，雖然在許多處理器系統中，存儲器地址和PCI總線地址完全相等，但其含義完全不同。

(3)PCI總線x0上的PCI設備01、PCI設備02和PCI橋1將同時監聽這個PCI寫總線事務。最后PCI橋x1接收這個寫總線事務，并結束來自PCI總線x0的PCI總線事務。之后PCI橋x1向PCI總線x1發起新的PCI總線寫總線事務。

(4)PCI總線x1上的PCI設備11和PCI設備12同時監聽這個PCI寫總線事務。最后PCI設備11通過地址譯碼方式接收這個寫總線事務，并結束來自PCI總線x1上的PCI總線事務。

由以上過程可以發現，由于存儲器寫總線事務使用Posted傳送方式，因此數據通過PCI橋后都將結束上一級總線的PCI總線事務，從而上一級PCI總線可以被其他PCI設備使用。如果使用Non-Posted傳送方式，直到數據發送到PCI設備11之后，PCI總線x1和x0才能依次釋放，從而在某種程度上將造成PCI總線的擁塞。

處理器對PCI設備11進行I/O寫操作時只能采用Non-Posted方式進行，與Posted方式相比，使用Non-Posted方式，當數據到達目標設備后，目標設備需要向主設備發出“回應[1]”，當主設備收到這個“回應”后才能結束整個總線事務。本節不再講述處理器如何對PCI設備進行I/O寫操作，請讀者思考這個過程。

處理器對PCI設備11進行存儲器讀時，這個讀請求需要首先通過HOST主橋x和PCI橋x1到達PCI設備，之后PCI設備將讀取的數據再次通過PCI橋x1和HOST主橋x傳遞給HOST處理器，其步驟如下所示。我們首先假設PCI總線沒有使用Delayed傳送方式處理Non-Posted總線事務，而是使用純粹的Non-Posted方式。

(1)首先處理器準備接收數據使用的通用寄存器，之后向PCI設備11映射到的存儲器域的地址進行讀操作，

(2)HOST主橋x接收來自處理器的存儲器讀請求。HOST主橋x進行存儲器地址到PCI總線地址的轉換，之后向PCI總線x0發起存儲器讀總線事務。

(3)PCI總線x0上的PCI設備01、PCI設備02和PCI橋x1將監聽這個存儲器讀請求，之后PCI橋1接收這個存儲器讀請求。然后PCI橋x1向PCI總線x1發起新的PCI總線讀請求。

(4)PCI總線x1上的PCI設備11和PCI設備12監聽這個PCI讀請求總線事務。最后PCI設備11接收這個存儲器讀請求總線事務，并將這個讀請求總線事務轉換為存儲器讀完成總線事務之后，將數據傳送到PCI橋x1，并結束來自PCI總線x1上的PCI總線事務。

(5)PCI橋x1將接收到的數據通過PCI總線x0，繼續上傳到HOST主橋x，并結束PCI總線x0上的PCI總線事務。

(6)HOST主橋x將數據傳遞給處理器，最終結束處理器的存儲器讀操作。

顯然這種方式與Posted傳送方式相比，PCI總線的利用率較低。因為只要HOST處理器沒有收到來自目標設備的“回應”，那么HOST處理器到目標設備的傳送路徑上使用的所有PCI總線都將被阻塞。因而PCI總線x0和x1并沒有被充分利用。

由以上例子，我們可以發現只有“讀完成”依次通過PCI總線x1和x0之后，存儲器讀總線事務才不繼續占用PCI總線x1和x0的資源，顯然這種數據傳送方式并不合理。因此PCI總線使用Delayed傳送方式解決這個總線擁塞問題，有關Delayed傳送方式的實現機制見第1.3.5節。

1.3.4PCI設備讀寫主存儲器

PCI設備與存儲器直接進行數據交換的過程也被稱為DMA。與其他總線的DMA過程類似，PCI設備進行DMA操作時，需要獲得數據傳送的目的地址和傳送大小。支持DMA傳遞的PCI設備可以在其BAR空間中設置兩個寄存器，分別保存這個目標地址和傳送大小。這兩個寄存器也是PCI設備DMA控制器的組成部件。

值得注意的是，PCI設備進行DMA操作時，使用的目的地址是PCI總線域的物理地址，而不是存儲器域的物理地址，因為PCI設備并不能識別存儲器域的物理地址，而僅能識別PCI總線域的物理地址。

HOST主橋負責完成PCI總線地址到存儲器域地址的轉換。HOST主橋需要進行合理設置，將存儲器的地址空間映射到PCI總線之后，PCI設備才能對這段存儲器空間進行DMA操作。PCI設備不能直接訪問沒有經過主橋映射的存儲器空間。

許多處理器允許PCI設備訪問所有存儲器域地址空間，但是有些處理器可以設置PCI設備所能訪問的存儲器域地址空間，從而對存儲器域地址空間進行保護。例如PowerPC處理器的HOST主橋可以使用Inbound寄存器組，設置PCI設備訪問的存儲器地址范圍和屬性，只有在Inbound寄存器組映射的存儲器空間才能被PCI設備訪問，本篇將在第2.2節詳細介紹PowerPC處理器的這組寄存器。

由上所述，在一個處理器系統中，并不是所有存儲器空間都可以被PCI設備訪問，只有在PCI總線域中有映像的存儲器空間才能被PCI設備訪問。經過HOST主橋映射的存儲器，具有兩個“地址”，一個是在存儲器域的地址，一個是在PCI總線域的PCI總線地址。當處理器訪問這段存儲器空間時，使用存儲器地址；而PCI設備訪問這段內存時，使用PCI總線地址。在多數處理器系統中，存儲器地址與PCI總線地址相同，但是系統程序員需要正確理解這兩個地址的區別。

下文以PCI設備11向主存儲器寫數據為例，說明PCI設備如何進行DMA寫操作。

(1)首先PCI設備11將存儲器寫請求發向PCI總線x1，注意這個寫請求使用的地址是PCI總線域的地址。

(2)PCI總線x1上的所有設備監聽這個請求，因為PCI設備11是向處理器的存儲器寫數據，所以PCI總線x1上的PCI Agent設備都不會接收這個數據請求。

(3)PCI橋x1發現當前總線事務使用的PCI總線地址不是其下游設備使用的PCI總線地址，則接收這個數據請求，有關PCI橋的Secondary總線接收數據的過程見第3.2.1節。此時PCI橋x1將結束來自PCI設備11的Posted存儲器寫請求，并將這個數據請求推到上游PCI總線上，即PCI總線x0上。

(4)PCI總線x0上的所有PCI設備包括HOST主橋將監聽這個請求。PCI總線x0上的PCI Agent設備也不會接收這個數據請求，此時這個數據請求將由HOST主橋x接收，并結束PCI橋x1的Posted存儲器寫請求。

(5)HOST主橋x發現這個數據請求發向存儲器，則將來自PCI總線x0的PCI總線地址轉換為存儲器地址，之后通過存儲器控制器將數據寫入存儲器，完成PCI設備的DMA寫操作。

PCI設備進行DMA讀過程與DMA寫過程較為類似。不過PCI總線的存儲器讀總線事務只能使用Non-Posted總線事務，其過程如下。