Для работы устаревшего и неудобного механизма № 2 в пространстве ввода-вывода зарезервированы два 8-битных порта с адресами 0CF8h и 0CFAh, входящие в главный мост. Этот механизм использует отображение конфигурационного пространства устройств PCI на область C000-CFFF пространства ввода-вывода. Поскольку этой области (4096 портов) недостаточно для отображения конфигурационного пространства всех устройств всех шин PCI, формирование адреса выполняется весьма замысловатым образом. В регистре CSE (Configuration Space Enable) с адресом 0CF8h биты 7:4 являются ключом разрешения отображения, а биты [3:1] несут номер функции, к пространству которой адресуются обращения. Бит 0 (SCE – Special Cycle Enable) при единичном значении вместо конфигурационных циклов вызывает формирование специального цикла. При нулевом ключе область портов C000-CFFFh остается нормальной частью пространства ввода-вывода, а при ненулевом на нее отображаются конфигурационные пространства указанных функций 16 возможных устройств.[13] При обращении к конфигурационному пространству устройств нулевой шины чтение или запись двойного слова в порт по адресу C000-CFFCh генерирует конфигурационный цикл, в котором из адреса порта биты [2:7] поступают на шину AD[2:7] как индекс регистра конфигурационного пространства, а биты [11:8] декодируются в позиционный код выбора устройства (линии IDSEL) на линиях AD[31:16]. Номер функции на линии AD[10:8] поступает из регистра CSE, линии AD[1:0] нулевые. Для обращения к устройствам ненулевой шины служит регистр перенаправления (Forward Register) с адресом 0CFAh, в который помещают номер шины (по сбросу этот регистр обнуляется). Если номер шины ненулевой, то генерируется цикл типа 1, в котором номер функции поступает из регистра CSE, младшие 4 бита номера устройства поступают с битов адреса (AD15 = 0), а номер шины – из регистра перенаправления (биты AD[1:0] = = 01 и AD[31:24] = 0 формируются аппаратно).

Для генерации специального цикла по этому механизму в регистре CSE устанавливается ненулевой ключ, номер функции 111 и SCE = 1, после чего выполняется запись по адресу порта CF00h. В зависимости от содержимого регистра перенаправления будет сгенерирован специальный цикл или конфигурационный цикл типа 1, который на целевой шине будет преобразован в специальный.

Классификация устройств PCI

Важной частью спецификации PCI является классификация устройств и указание кода класса в его конфигурационном пространстве (3 байта Class Code). Старший байт определяет базовый класс, средний – подкласс, младший – программный интерфейс (если он стандартизован). Код класса позволяет идентифицировать наличие определенных устройств в системе, это может быть сделано с помощью PCI BIOS. Для стандартизованных классов и интерфейсов (например, 01:01:80 – контроллер IDE или 07:00:01 – последовательный порт 16450) «заинтересованная» программа может найти требуемое устройство и выбрать подходящий вариант драйвера. Классификатор определяет организация PCI SIG, он регулярно обновляется на сайтеНулевые значения полей, как правило, дают самые неопределенные описания. Значение подкласса 80h относится к «иным устройствам». Некоторые классы устройств приведены в табл. 5.1.

PCI BIOS

Для облегчения взаимодействия с устройствами PCI имеются дополнительные функции BIOS, доступные как из реального, так и защищенного режима работы процессора. Функции PCI BIOS используются только для поиска и конфигурирования устройств PCI – процедур, требующих доступа к их конфигурационному пространству. Функции приходится поддерживать и использовать потому, что циклы конфигурационных обращений, как и специальный цикл, выполняются специфическим образом. Кроме того, PCI BIOS позволяет управлять коммутатором запроса прерываний (PCI Interrupt Steering), скрывая специфический программный интерфейс чипсета системной платы. Остальное взаимодействие с устройствами через их пространства памяти и ввода-вывода, а также обработка прерываний в поддержке со стороны BIOS не нуждаются, поскольку выполняются непосредственно командами процессора и не зависят от платформы (чипсета системной платы). Регулярная работа с этими устройствами выполняется через обращения к регистрам устройств по адресам, полученным при конфигурировании, и обработку известных номеров прерываний от этих устройств. Функция проверки наличия PCI BIOS позволяет определить доступные конфигурационные механизмы, и, зная их работу, программа в дальнейшем может обходиться и без вызовов PCI BIOS.

Программы с помощью функций PCI BIOS могут искать интересующие их устройства по идентификаторам или кодам класса. Если стоит задача полного «переучета» установленных устройств, то она решается чтением конфигурационной информации по всем функциям всех устройств всех шин – это быстрее, чем перебирать все возможные сочетания идентификаторов или классов кодов. Для найденных устройств программы должны определять реальные настройки чтением регистров конфигурационного пространства, учитывая возможность перемещения ресурсов по всему пространству и даже между пространствами памяти и ввода-вывода.

Для 16-битного интерфейса реального режима, V86 и 16-битного защищенного режима, функции PCI BIOS вызываются через прерывание Int lAh; номер функции задается при вызове в регистре AX. Возможна и программная имитация прерывания дальним вызовом по физическому адресу 000FFE6Eh (стандартная точка входа в обработчик Int lAh) с предварительным занесением в стек регистра флагов.

Для 32-разрядных вызовов защищенного режима все эти же функции вызываются через точку входа, найденную через каталог 32-разрядных сервисов (см. ниже), при этом назначение входных и выходных регистров и флага CF сохраняется. До использования 32-разрядного интерфейса следует сначала найти его каталог и убедиться в наличии сервисов PCI BIOS по идентификатору «$PCI» (049435024h).

Вызовы требуют глубокого стека (до 1024 байт). Признаком нормального выполнения является CF = 0 и AH = 0; при CF = 1 AH содержит код ошибки:

• 81h – неподдерживаемая функция;

• 83h – неправильный идентификатор производителя;

• 86h – устройство не найдено;

• 87h – неправильный номер регистра PCI;

• 88h – установка не удалась;

• 89h – слишком маленький буфер для данных.

Функции PCI BIOS перечислены ниже:

AX = B101h – проверка присутствия PCI BIOS. При наличии PCI BIOS возвращает CF = 0, AH = 0 и EDX = 20494350h (строка символов «PCI»); проверяться должны все три признака. При этом в AL находится описатель аппаратного механизма доступа к конфигурационному пространству и генерации специальных циклов PCI:

• бит 0 – поддержка механизма № 1 для доступа к конфигурационному пространству;

• бит 1 – поддержка механизма № 2 для доступа к конфигурационному пространству;

• биты [2:3] = 00 (резерв);

• бит 4 – поддержка генерации специального цикла с использованием механизма № 1;

• бит 5 – поддержка генерации специального цикла с использованием механизма № 2;

• биты [6:7] = 00 (резерв).

В регистрах BH и BL возвращается старший и младший номер версии (BCD-цифры), в CL – максимальный номер шины PCI, присутствующий в системе (число шин – 1, поскольку они нумеруются с нуля последовательно). В регистре EDI может возвращаться линейный адрес точки входа 32-разрядных сервисов BIOS. Этот адрес возвращается не всеми версиями BIOS (некоторые не изменяют EDI); для проверки можно при вызове обнулять EDI и проверять на нуль возвращенное значение.

• AX = B102h – поиск устройства по идентификатору. При вызове в CX указывается идентификатор устройства, в DX – идентификатор производителя, в SI – индекс (порядковый номер) устройства. При успешном возврате в BH – номер шины, в BL[7:3] – номер устройства, BL[2:0] – номер функции. Для нахождения всех устройств с указанными идентификаторами вызовы выполняют, последовательно инкрементируя SI от 0 до получения кода возврата 86h.

• AX = B103h – поиск устройства по коду класса. При вызове в ECX[23:16] указывается код класса, в ECX[15:8] – подкласса, в ECX[7:0] – интерфейс, в SI – индекс устройства (аналогично предыдущему). При успешном возврате в BH – номер шины, в BL[7:3] – номер устройства, BL[2:0] – номер функции.