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PCIe扫盲——Memory & IO 地址空间

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早期的PC中,所有的IO设备(除了存储设备之外的设备)的内部存储或者寄存器都只能通过IO地址空间进行访问。但是这种方式局限性很大,而且效率低,于是乎,软件开发者和硬件厂商都不能忍了……然后一种新的东西就出来了——MMIO。MMIO,即Memory Mapped IO,也就是说把这些IO设备中的内部存储和寄存器都映射到统一的存储地址空间(Memory Address Space)中。但是,为了兼容一些之前开发的软件,PCIe仍然支持IO地址空间,只是建议在新开发的软件中采用MMIO。

注:PCIe Spec中明确指出,IO地址空间只是为了兼容早期的PCI设备(Legacy Device),在新设计中都应当使用MMIO,因为IO地址空间可能会被新版本的PCI Spec所抛弃。

IO地址空间的大小是4GB(32bits),而MMIO则取决于处理器(和操作系统),并且由处理器进行统一分配管理。

如下图所示,PCIe总线中有两种MMIO:P-MMIO和NP-MMIO。

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P-MMIO,即可预取的MMIO(Prefetchable MMIO);NP-MMIO,即不可预取的MMIO(Non-Prefetchable MMIO)。其中P-MMIO读取数据并不会改变数据的值。

注:P-MMIO和NP-MMIO主要是为了兼容早期的PCI设备,因为PCIe请求中明确包含了每次的传输的大小(Transfer Size),而PCI并没有这些信息。