因此，现在俺决定，下次望见月亮时，俺要自豪的在心里默默的呼喊一下：月亮，我们来了！作为热身，借这地儿俺也要呼喊一下：PCI，我们来了！虽说俺都不记得上次望见月亮是哪年哪月的事儿了，但是PCI总归是就在眼前的。

还是看看前面的那张图，第一项，“PCI support”，只有选上它，咱们的故事才能够继续得下去，所以说为公为私，为你为我，这一项都必须得选上。

选上了第一项，才有第二项“PCI access mode”的存在，它是一个单项选择题，有四个答案，分别是BIOS、MMConfig、Direct、Any，记不记得青春年少的时候，考试时涂的那些答题卡？亲爱的老师们改的时候一般都是拿个挖了很多洞洞的纸片儿往答题卡上套，这样一目了然就知道你哪些答对了哪些答错了，有些天资聪慧的同学很容易的就想出了个对策，在不怎么肯定的题目里将模棱两可的答案都给涂上，这样老师们拿纸片儿往上套的时候就总会是对的，不过可惜的是高考不是这么个改法，也就不能这么搞。这里“PCI access mode”的四个选项也不能这么搞，你是只能选上一个的，其实你也不用这么搞，Any选项本身就表示了你告诉内核说前面三个答案随便一个都可以，你只要选上了它，就相当于所有的四个答案都给选上了，可惜啊可惜，为啥咱们考试时咋就没有这么一个选项捏？

这么一说，你就明白了，即使咱们什么都不懂，随便蒙上一个Any也错不了，咱们都是挤了多少次独木桥挤过来的，这点技巧还是有的，但是现在不是考试，所以咱们不但要会答题还要明白题目的意思。祭出咱们早已很娴熟的猜题大法，可以很快的就从名字里就猜到PCI access mode是说PCI的访问方式的，访问什么？当然是访问PCI设备，那么几个答案的意思也就是，你可以通过BIOS去访问，也可以抛开BIOS，直接（Direct）去访问，或者通过一个叫MMConfig的东东去访问，Any就是表示你如果拿不准的话可以让内核去选择一种访问方式，当然，内核一向都是很严谨刻板的，绝不会真的抓阄儿抓到哪个就使用哪种方式，它会按照一定的优先级，首先尝试MMConfig，然后是Direct，如果这两种方式都不起效，最后再使用BIOS。

那现在你可能会感到疑惑的是，这里所谓的access到底是怎么回事，为啥还搞出这么多名堂来。说起来话长，俺在讲usb core的时候就提到了，每个PCI设备都有那么一张表，就是传说中的配置寄存器，有了它，写PCI驱动的身体甭儿好，吃饭甭儿香，中断号什么的也不用再去申请了，直接从表里拿出来就是，这就少了很多冗长的步骤手续和推诿扯皮，省事又省心。关于这张表，现在还不是详细去讲它的最佳时机，咱们虽然是在开门见山，但视力范围毕竟有限还看不了那么远。目前来说，俺只想问的一个问题是，它的内容都从哪儿来的？其中一部分，包括设备ID，厂商ID等等自然都是厂商固化在设备里边儿的，它们的内容咱们不需要去改变也改变不了，而还有一部分则是需要咱们的内核去酌情修改设置的，具体在什么时候去设置，就牵涉到了另外一个无比重要的概念——总线枚举。

随着剧情的深入发展，人物总是会越来越多，为了今后能够更好的理清他们之间的关系，在讲总线枚举之前有必要先窥探一下PCI系统的全貌。引用一下LDD3里的一张图

Greg 大侠没那么媚俗，对这种小图片儿提不起兴趣，在 LDD3 里也就将它给一笔带过了，俺不同，本就是大俗人一个，所以这里替他展开来说一下。其实这张图是非常偷工减料的，并不足以揭示整个 PCI 系统的细节，但说明问题还是足够了。里面的几个 Bridge，也就是桥，是用来将多个 PCI 总线，或者 PCI 总线与 ISA 等其它总线连接起来的东东。各种桥里比较特殊的一个是 Host Bridge，它连接的是 CPU 和 PCI 总线 0 ，说 Host Bridge 你可能丈二摸不着头脑，但是说北桥你就明白了，不然你都不好意思说你会玩儿电脑，更别说会玩儿 linux 了，有北桥自然就有南桥，大名鼎鼎的南北桥谁都知道，就像在江湖上行走的都得知道南北少林一样。而南北桥合起来就叫做芯片组，芯片组里距 CPU 最近的一个就是北桥，它是位于天子脚下呼风唤雨的重臣。北桥里通常还集成着内存控制器，所以 CPU 和内存之间的交流也要依靠它来完成，如果是那种集成显卡的板子，显示芯片也要呆在它里边儿。 CPU 和北桥之间的连接靠的是 FSB ，就是俗称前端总线的那个， FSB 的速度即是咱们通常所说的外频，外频的高低直接影响了 CPU 对内存的存取。基于北桥的这种显赫的江湖地位，江湖里一般尊称它为 Host Bridge ，也就是主桥。实际上，芯片组的名称就是以北桥的名称来命名的，像 intel 875P 芯片组的北桥芯片是 82875P 等等。那么上边儿图里的哪个桥对应着南桥那？左瞅瞅右看看，还就 ISA Bridge 有点像，一般来说， PCI-ISA 桥就称为南桥，但它并不是仅仅是为了连接 PCI 总线和 ISA 总线这么简单，它里边儿会集成很多东东，比如中断控制器、 IDE 控制器、 DMA 控制器等，咱们在 USB 那块大书特书的 USB 控制器一般也集成在它里边儿。

明白了 Host Bridge ，再看看 PCI bus0 ，也就是 primary PCI bus ，主 PCI 总线。至于有没有 PCI bus1 ， PCI bus2 等等俺不好说，但是只要你的系统里有 PCI 总线，这个 PCI bus0 总是得存在的。一个系统自然是可以拥有多个 PCI 总线的，这多个PCI 总线之间的连接要靠另外一种桥， PCI-PCI 桥。通过 PCI-PCI 桥，整个 PCI 系统就构成了一个层次的、树状的结构，类似的树咱们在讲 USB Core 时就遇到过了，不过不同的是 USB 那棵大树是靠 HUB 搭建的，而这里的 PCI 树是靠 PCI-PCI 桥搭建的，日后再有人问你“这是什么树？”，你就不能仅仅回答“大树”了，要拍拍胸脯慷慨激昂的回答“ USB 树”或者“ PCI 树”。就像HUB 同时也是 USB 设备一样， PCI-PCI 桥、 CardBus 桥等等这些五花八门的桥也都是 PCI 设备，当然，不用我说你也知道，PCI 设备不仅仅是指这些桥。每个 PCI 总线上都可以支持 32 个 PCI 设备，每个设备又可以支持 8 种功能，不要被设备和功能这两个词儿给绕晕了，这里所谓的设备一般指那种 PCI 接口卡，更确切的说是指 PCI 总线的接口芯片，每块 PCI 接口卡上可以有若干个功能模块，它们共用了同一个 PCI 接口芯片，这样可以降低成本，满足节约型社会的要求。从逻辑的角度说，每个功能模块都是一个逻辑设备，既然都说是逻辑了，自然就只能意会不能言传了。江湖上将只拥有一个功能模块（逻辑设备）的设备称为单功能设备，拥有多个的就称为多功能设备，当然再多不能多过 8 个。

这么多的 PCI 设备，不管它是桥，还是其它的，都必须得有那张表示配置寄存器的表，表当然是要拿来用的，要想将它给拿出来，就得去访问设备，可事实是系统一开始只有那条 PCI bus0 能够访问，其它的 PCI 总线和设备一切都还是未知，那么如何才能使未知变成已知？这就又回归到前面的问题“总线枚举”了。系统引导时，对于 PCI 子系统来说，会首先有个总线枚举的阶段，从 PCI bus0开始扫描，遇到一个设备是 PCI-PCI 桥，就指定一个新的总线号，比如 1 ，这样 PCI bus1 就有了，也就可以访问了，如果遇到一个其它 PCI 设备，也要将它记录在案，直到将所有的 PCI-PCI 桥和 PCI 设备给晾出来，组成一棵 PCI 树，不过现在这个树是软件意义上的，前面刚提到的那棵 PCI 树是硬件意义上的。

经过这么一个漫长曲折的总线枚举过程， PCI 树就从只有 PCI bus0 这么一个小牙儿长成了枝枝丫丫的参天大树，树里每个设备的那张配置寄存器的内容也明明白白的晾在那里了，而且，里面的一些内容，比如中断线什么的也给酌情设置好了，该映射的地址也都给映射了，总之，往白了说，总线枚举的过程就是内核里的 PCI 树成长的过程。大树底下好乘凉，有了这么一棵大树，写 PCI 驱动的才能吃的香睡的沉。

已经绕了大老远的了，也该绕回去了，这个总线枚举和 PCI access mode 又有嘛关系？这还要再说说 PCI BIOS 。基于 PCI 总线在整个计算机世界里特殊的江湖地位， BIOS 中也专门提供了针对 PCI 总线的操作，这些操作里就包括了总线枚举的整个过程。在系统加电以后自检时，就会完成对 PCI 总线的枚举，之后对 PCI 设备的访问就都是通过 BIOS 调用的形式进行，提供有这些功能和服务的 BIOS 就称之为 PCI BIOS 。其实这就是 PCI access mode 里的那个 BIOS 选项所表达的意思，但是，一些旧的主板上，BIOS 并不买 PCI 的账，不支持这么做，还有一些嵌入式系统里甚至于根本就没有 BIOS 的存在，为了适应各种革命形式的需要，linux 就自己实现了包括总线枚举在内的一整套 PCI 总线操作，而不再去依赖 BIOS ，这就是那个 Direct 选项的由来。当然在 64位的平台上，是没有什么 PCI BIOS 的，采用的总是 Direct 方式，你使用 make menuconfig 配置内核的时候也就根本看不到有PCI access mode 这么一项给你选。提到这里，顺便说一下，俺的机子还不是 64 位的，所以最开始使用 make menuconfig 得到的那张图，还有以后会讲到的与架构有关的代码都是针对 32 位平台的，但是里面的道道儿都是一样的。

至于 MMConfig 方式，是 PCI Express 才用得上的。关于 PCI Express ，俺这里的原则是，会提到，但不会过多的去关注它。不过这个 MMConfig 因为与 Direct 有着千丝万缕的关系，俺会在日后遇到合适的机会时去详细的说一下，这里暂时留下个悬念吧。

回到开篇的那张图，第三项是“ PCI Express support ”，它还有它下边儿紧接着的三项都是有关 PCI Express 的，选不选看你了，它们的细节就飘过了，但是 PCI 的进化历程还是有必要了解一下的。先看一看从 PCI 的老巢 PCI SIG 的主页上抓下来的一张图

这张图够婀娜多姿的，看来 PCI SIG 的那帮家伙和俺一样的媚俗，不过它到是很能形象的表示从 PCI 到 PCI-X 再到 PCI Express这么一个 PCI 的发展历程，至于中间的那个 IOV ，即 I/O VIRTUALIZATION ，也就是江湖人称的那个 I/O 虚拟化技术，离咱们的主题差个十万八千里，我不用说，你也不用问，让它随风而去吧。至于这里所谓的 PCI ，往狭义里讲就是最初的传统的 PCI 规范，每种事物都有它存在的目的和意义， PCI 就是为了替代 ISA 而生的，上世纪 90 年代初，在咱们这些人还在情窦初开暗恋小女生的时候， PCI 一出现就统一了 VESA 、 ISA 等当时并存的多种 I/O 总线，来势不可谓不凶，它能够得到江湖老大的地位，当然有它的独到之处，它使用了比 ISA 更高的时钟频率，可以达到 33MHz 或 66MHz ，优势是显而易见的。但是随着历史车轮的向前推进，随着咱们从一个嘴上没毛的小屁孩儿长成一个嘴上有毛的小混混，仅仅暗恋已经不能满足内心的需求，这样的时钟频率也已经不能满足某些应用的需要，于是就衍生出来了 PCI-X 和 AGP 等这样的东东，但是 PCI-X 带来的复杂度和高成本并不符合节约型经济型社会的要求，所以 PCI Express 就顺应时代潮流，登上了历史舞台，至于 PCI Express 是靠什么上位的，八卦记者才会去关心这个，俺这里就飘过了。

接下来就是第四项，“ Message Signaled Interrupts (MSI and MSI-X) ”，关于 MSI 中断的。到了 21 世纪，什么都在爆炸，知识在爆炸，连满大街看到的发型都是爆炸式的，谁让咱们苦命那，反抗不了命运就只有接受这些无穷尽的名词儿吧。了解 MSI之前，先普及一下中断。狭义的说，内核就是用来管理各种设备的，要管理就得需要交流，就得明白点儿管理的艺术掌握点儿管理的技巧，这个技巧有两种，一是轮询，定期的去探访设备，体恤设备的民情，看有没有什么需要处理的，就像逢年过节时要给低保户孤寡老人送温暖，不逢年过节时要给另外某些人送温暖一样。二是中断，设备需要的时候主动向内核发信号，通知内核说自己有需要了，快来满足我。对内核来说，这两种方式两种技巧，哪一种为优哪一种为劣？很明显，你说那么多孤苦伶仃的人要一个个定时定期的去嘘寒问暖，公仆们累不累，公仆也是人啊，而且这样也够低效，每次只能解决暂时的问题，局部的问题，同时也占用了公仆们大量的时间。而第二种方式就不一样了，哪个设备有需要了向上报告一声，内核就会明白设备的心声就会安排酌情处理。当然，现实是残酷的，形式是复杂的，公仆们可能更多的采用第一种方式，第二种方式使用起来就不是那么高效了，不过我们要理解，第一种方式已经耗费了他们大量的时间和精力，他们也是血肉之躯，嗯，我们要理解。

上边儿是从世俗的角度说的，现在再从物理的角度上看一看，中断就是一种电信号，设备在希望获得处理器关注的时候就可以发送这么一个信号，并直接送入中断控制器（如 8259A ）的输入引脚上，然后再由中断控制器向处理器发送相应的信号。处理器一经检测到该信号，便中断自己手头儿的工作，转而去处理中断。此后，处理器会通知内核已经产生中断了，这样，内核就可以对这个中断进行适当的处理。内核要处理一个中断，也不是说只要这个中断产生就可以了，还需要一个对应的中断处理函数，不然就会像你的很多呼声一样石沉大海了。这个所谓的中断处理函数是需要提前注册好放在内核里边儿的，和特定的中断信号线绑定在一起，中断信号线就是标识每个中断的一个值，是比较稀缺的资源，属于重点保护对象。那么究竟稀缺到什么程度？这要看使用的是什么中断控制器。

俺只说 X86 上面儿的，常见的中断控制器一个是 PIC ，一个是 APIC ， PIC 就是 Programmable Interrupt Controller ，可编程中断控制器的意思，那 APIC 就是高级可编程中断控制器，这种文字游戏咱们见得多了。 PIC 是由两片 8259A 级联在一起组成的，每个可以处理 8 个不同的 IRQ ，两个加一块儿 8 加 8 等于几？答 16 就错了，是 15 个，因为级联时还要去掉用于连接的那个。这么多设备嗷嗷待哺的总共才有 15 个中断请求线，你说稀缺不稀缺？

APIC 就要好一点儿了，不然怎么敢称高级。 PIC 只能用于一个处理器的系统，在多处理器系统上，处理器之间也可能会产生中断，这种情况 PIC 就不能应对了。很好理解，谁说公仆们互相之间就不能有需要了？不然那句官官相护是怎么得来的？而 APIC 就能够用在多处理器的系统上，解决多个处理器之间的互相需要，同时它支持的中断请求线的数目也有了很大幅度的提高，可以达到 255 个，不过，即使这样，中断请求线仍然还是属于稀缺的需要保护的资源。当然，单处理器系统也是可以使用 APIC 的了，这个时候它虽然没有了处理器之间互相需要的情况，但对中断请求线总是多多益善的。不过，这样就产生了一个兼容性的问题，就像经济的发展离不开房地产，计算机的发展也离不开兼容， APIC 就可以兼容 PIC ，按照标准的 8259A 的工作方式来工作，这要归咎于 APIC 的组织结构。

对于 APIC 来说，能够将中断传递给系统中的每个 CPU 至关重要，所以它通常都要包含两个部分， Local APIC 和 I/O APIC 。系统中的每个 CPU 都会有一个 Local APIC （那种超线程的 CPU 是不止包括一个 Local APIC 的），负责将中断信号传递到指定的处理器。而 I/O APIC 则负责收集中断信号并将它们转发给各个 Local APIC ，它也可以有多个。 APIC 就是这么一个多级的体系结构，如果要模拟 8259A ，只需要将 Local APIC 给禁止掉，再进行适当的配置， I/O APIC 就可以按照 PIC 的工作方式工作了。你可以通过查看 /proc/interrupts 文件来获悉系统有没有在使用 I/O APIC ，

如果你在上面的结果里瞅见了 IO-APIC 这样的字眼，就说明你的系统正在使用 APIC 。

社会总是要向前发展的，咱们经济发展的支柱是房地产，同时还会有其它杂七杂八的柱子，北大经济学院的院长刘伟就说了：“我把堵车看成是一个城市繁荣的标志，是一件值得欣喜的事情。如果一个城市没有堵车，那它的经济也可能凋零衰败。 1998 年特大水灾刺激了需求，拉动增长，光水毁房屋就几百万间，所以水灾拉动中国经济增长 1.35% 。”那技术发展的支柱是什么？这个可以往现实的地方想也可以往高尚的地方想，反正总归不会是水灾了，不过不管它是什么，都不影响 PCI Spec v2.2 开始提出一种全新的中断方式，也就是前面看到的 Message Signaled Interrupts ，翻成中文咋看咋别扭，所以就原汁原味儿的使用英文名称了，还好它有个简短的简称 MSI 。 MSI 通过向一个预定义的内存地址写入一个已经预定义好的 Message 来提出中断请求，这个 Message 到达主桥时，主桥会将它转换为具体的中断，发送到处理器。对 PCI 设备来说，这就消除了对中断引脚电路的需要，但是 PCI Spec 里还是要求支持 MSI 的设备最好同时也要具有中断引脚。另外再友情提醒一下，你如果选上 MSI ，还得同时选上CONFIG_X86_LOCAL_APIC 才能正常工作，如果你的 CPU 的 datasheet 上已经写明了没有实现 APIC ，那你也就不用再操心MSI 了。至于 MSI-X 则是 MSI 的增强型，不予关心，飘过。

在 MSI 之后，紧接着的一项是“ PCI Debugging ”，调试用的。

下面一项，“ Interrupts on hypertransport devices ”， hypertransport 是 AMD 在 99 年提出的一种总线技术，细节就不说了，飘过。

接下来与咱们讲的主题有关的就是最后一项的那个 PCI Hotplug 支持，道儿上混的都知道热插拔是嘛意思，那么 PCI 热插拔的意思也就是明摆着的。

加菲猫说过，每个成功男人的背后，都有一个女人，每个不成功男人的背后，都有两个，每个 menuconfig 的背后都有无数个Kconfig ，按照习俗，开篇那张图背后的那些个 Kconfig 应该到 drivers/pci 目录下去找，

这么短短数十行就是 drivers/pci/Kconfig 文件的全部内容，它只包括了寥寥几项，远远不能涵盖那张图里的内容，像 PCI access mode 等项都没在这里边儿提到。咋办？到 arch/i386/Kconfig 文件里找，当然，如果你的平台不是 X86 32 位的，就要到 arch目录下对应的子目录里找了。下面就看下它里边儿与前面所讲有关系的那些内容

Kconfig 的语法在 Documentation/kbuild/kconfig-language.txt 里，挺直白挺简单，也挺有意思的， 1058 行的 menu 就表示生成一个下级菜单，这个菜单的内容直到 1201 行的 endmenu 结束。 1076 的 choice 到 1107 的 endchoice 就生成了一个“ PCI access mode ”的单项选择题。每个 config 都生成一个菜单项。 1126 行的 source 就将前面的 drivers/pci/Kconfig文件内容导入到这里边儿。

转自：http://blog.csdn.net/fudan_abc/article/details/1888773