PCI系统结构（第四版） 第5章之一

第5章：PCI总线仲裁

仲裁器

   在任意时刻，一个或多个PCI总线主设备可能要求使用PCI总线，执行数据传送到另一个PCI设备。每个发出请求的主设备有效其REQ#输出，通知总线仲裁器，它正在请求使用总线。图5-1所示，PCI主设备与中央PCI资源间的关系就是总线仲裁。在此例中，有7个可能的主设备直接到PCI总线仲裁器，每个主设备都是通过一对独立的REQ#/GNT#信号连接到仲裁器。虽然仲裁器是个独立的器件，但它通常都集成到PCI芯片组中；特别是集成到HOST/PCI或PCI扩展总线桥芯片中。

仲裁算法

   如上面所讲，PCI规范没有定义当多个主设备同时请求总线所有权时，PCI总线仲裁器用来决定竞争优胜者的机理。仲裁器可以使用任何机理，如基于固定或优先循环级的机理，或者是这二者的组合（在一组主设备采用循环机理，而另一组主设备采用固定机理）。规范2.1版指出，要求仲裁器实现公平算法以避免死锁。规范的原文如下：

   “要求中央仲裁器实现公平算法以避免死锁。公平意味着：必须授权每个潜在的总线主设备，独立于其他请求地访问总线。公平是一项政策，保证了当高优先级主设备连续访问总线时，不会霸占总线，不让低优先级主设备访问。但这并不意味着要求所有代理平均访问总线。通过公平算法，当LOCK#有效时（假设资源锁定），或当Cache化存储器驻留在PCI上时，没有特殊情况发生。使用公平算法的系统，如果执行完全的总线锁定，而不是资源锁定，它仍是公平的。但是，如果建立锁定的起动交易以重试而终止，那么仲裁器必须进入一个新的代理。”

   规范含有一个仲裁器实现的例子，澄清了规范的意图。总线仲裁器采用系统可编程是最理想的。如果是，那么起动配置软件能通过读每个总线主设备的最大延迟（Max_Lat）配置寄存器，确定分配到每个总线主设备的优先级（见图5-2）。总线主设备的设计者硬连线该寄存器，表明主设备要求多快访问总线以达到足够的性能，以250ns递增。

   为了将PCI总线授予总线主设备，仲裁器有效设备响应的GNT#信号，这样将PCI总线授予主设备完成一次交易（包含一个或多个数据段）。如果主设备发出请求，随后被授予总线，并在总线空闲后的16个PCI时钟内未起动交易（有效FRAME#），仲裁器可以认为主设备功能错误，这种情况下，仲裁器采取的行动是系统设计决定的。