[发明专利]大规模I/O共享系统PCI桥非预取访存空间扩展方法

说明书

技术领域

本发明涉及大规模I/O共享系统领域，具体涉及一种大规模I/O共享系统PCI桥非预取访存空间（non-prefetchable memory-mapped）扩展方法。

背景技术

PCI是计算机中的一种总线标准，是目前计算机领域基本的外设部件连接与接口规范，是业界处理器、主板、外设等厂商普遍遵循的研发、生产标准。PCI标准最初由英特尔（Intel）公司开发，于1992年发布1.0版本。目前，PCI规范由国际标准化组织外设部件互连专业组（Peripheral Component Interconnect Special Interest Group，PCISIG）负责制定与发布，并衍生出PCI-E（PCI-Express）和PCI-X两个实现分支，最新版本是2010年11月发布的PCI-E 3.0。

PCI桥连接两个独立的PCI总线，实现从一个PCI总线到另一个PCI总线的PCI事务转发。基于PCI桥，计算机系统或PCI板卡可以实现层次式I/O扩展。PCI桥中，靠近CPU的接口称为主接口（primary interface），而远离CPU的接口称为次接口（secondary interface），从主接口发往次接口的事务称为下行（downstream）事务。PCI桥的次接口可以连接另一个PCI桥的主接口，从而实现PCI系统结构的层次式树形设计。处理器计算核、内存通过I/O芯片（I/O Hub, IOH）与PCI总线互连。IOH及其下属的所有IO设备，包括PCI桥、PCI设备，构成一个I/O结点。IOH之间通过I/O结点连接器互连，实现大规模的I/O共享。大规模输入/输出（Input/Output，I/O）共享系统即为利用该方法实现的系统。

 PCI桥主接口收到下行事务后，进行目标地址的合法性判断。当目标地址属于该桥处理的地址范围时，才向次接口转发，否则认为事务地址非法。相应地，PCI桥在其配置空间提供相关的配置寄存器，用以设置I/O事务、非预取访存事务、预取访存事务等不同类型事务的目标地址范围。比如，通过“非预取访存空间基址（memory base）”寄存器设置非预取访存事务的最小目标地址，“非预取访存空间地址上限（memory limit）”寄存器设置非预取访存事务的最大目标地址，处于二者之间的地址范围即是该PCI桥可以处理的非预取访存事务的合法目标地址。

目前，PCI标准规范定义的PCI桥接口中，对非预取访存操作只支持32位的目标地址，且只有高12位地址可以配置，即非预取访存操作的空间配置以1MB（2²⁰）为最小粒度。而且，非预取访存是PCI设备必须支持的访问方式，每个PCI桥、PCI设备都包含一定范围的通过非预取访存操作访问的地址空间。因此，32位地址空间难以满足大规模I/O系统对于非预取访存地址空间的需求，限制了I/O共享系统的可扩展性，成为大规模I/O共享系统的实现制约。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可扩展性强、扩展范围灵活、实现简单方便、兼容性好的大规模I/O共享系统PCI桥非预取访存空间扩展方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种大规模I/O共享系统PCI桥非预取访存空间扩展方法，其实施步骤如下：

1）预先将多个I/O结点分别连接至大规模I/O共享系统的结点连接器并通过指定位数的结点间地址编码识别，在所述结点连接器中建立用于PCI非预取访存操作的目标地址译码器，所述目标地址译码器中通过一个目标地址译码路由表维护每一个I/O结点的结点间地址与结点连接器的输出端口之间的映射关系；

2）在操作系统进行PCI设备枚举时，搜索结点连接器连接的所有I/O结点，针对每一个目标I/O结点，根据目标I/O结点的结点标识号查找目标地址译码路由表得到目标I/O结点的结点间地址，分别读取目标I/O结点中所有I/O设备的32位非预取访存地址，将每一个I/O设备的32位非预取访存地址作为低32位与所述结点间地址拼装后分别作为I/O设备非预取访存空间访问的目标地址提交给PCI设备驱动程序；