Zjistěte, pro jaké typy přenosu dat (jaké části kódu) optimalizuje můstek Host-to-PCI zápisy (spojení do blokového přenosu apod.). Zjistěte, co se stane, změníte-li adresy zápisu v případě varianty longwrite (např. posun offsetu všech adres o 1).

Čtení konfiguračního registru

Analyzujte kód programu a zjistěte, z kterého zařízení (jaké ID) a jaké konfigurační registry jsou čteny. Z přenášených dat na sběrnici dekódujte obsah těchto registrů.

Speciální cyklus

Zasílaná zpráva během speciálního cyklu je z množiny rezervovaných kódů, tj. bez významu. Popište sled signálů. Upravte kód programu tak, aby byla zasílána zpráva SHUTDOWN. Pozorujte chování počítače.

POZN.: Cykly v jednotlivých podprogramech jsou realizovány instrukcí loop. Jde tedy o cykly s pevným počtem opakování. Program se neukončuje stiskem libovolné klávesy, jak tomu většinou bývá.

2. Zjištění připojených PCI adaptérů

Prostudujte zdrojový kód programu dumppci.c, zejména využití jednotlivých služeb PCI BIOSu. Program spusťte a zjistěte informace o PCI sběrnici a připojených zařízeních. Na základě výpisu uveďte do protokolu tabulku s dekódovanými informacemi: výrobce zařízení a typ výrobku (číselné označení i jméno výrobce – vyhledejte na internetu), třídu zařízení podle přílohy D normy PCI, přidělenou adresu počátku paměťového a V/V prostoru, přerušovací vektor, časování signálu DEVSEL.

Pro zájemce: Konfigurační registr COMMAND obsahuje bit Memory Space. Nastavením tohoto bitu na hodnotu log. 0 zakážeme příslušnému zařízení akceptovat příkazy přistupující k paměťovému prostoru (memory read/write). Upravte smyčku cfgread na zápis tak, aby byl nulován tento bit na VGA kartě (nejprve musíte zjistit její ID z výpisu všech zařízení). Pozorujte její chování.

Teoretická část:

Sběrnice PCI Local Bus (Peripheral Component Interconnect) je pseudosynchronní 32 nebo 64-bitová sběrnice. Ač se v názvu vyskytuje označení Local Bus, její postavení v architektuře PC neodpovídá lokální sběrnici. Mezi její přednosti patří zejména blokový přenost dat (burst mód) a podpora PnP. Umožňuje (podobně jako u sběrnice ISA) prodloužit sběrnicový cyklus. Na rozdíl od sběrnice ISA je přívlastek označující vlastnost synchronnosti skutečně na místě, neboť všechny události jsou vztaženy k vzestupným hranám synchronizačních (hodinových) pulsů. Přidělování sběrnice je centralizované. Zařízení, kterému je sběrnice přidělena, se nazývá master (iniciátor), „partner“ komunikace s iniciátorem je target (cíl). Základní frekvence hodinového signálu je 33 Mhz, norma definuje i verzi PCI 66 MHz. Špičkově je možné přenést data na každou hranu hodinového signálu.

Na běžných deskách je implementována verze 32bitů/33 MHz, verze 66MHz je základem rozhraní AGP, 64 bitovou sběrnici nalezneme díky vyšší ceně implementace pouze na deskách určených pro serverové aplikace.

1. Signály sběrnice:

Norma PCI definuje 47 (resp. 49 pro zařízení typu Master) povinných signálů, které musejí být implementovány na každém zařízení PCI. Další signály jsou volitelné.

Základní signály, se kterými se pracuje v rámci laboratorního cvičení. (znak # označuje inverzní signál, tj. aktivní v log. 0):

CLK Clock je hodinový (synchronizační) signál

RST# Reset je asynchronní reset

Datové signály:

AD[31::00] Address and Data jsou multiplexované adresové a datové vodiče. Stav sběrnicového cyklu určuje, zda je na těchto vodičích právě přenášena adresa či data.

C/BE[3:0]# Bus Command and Byte Enables jsou opět multiplexované signály. Po těchto vodičích se přenáší příkaz nebo příznak platnosti dat. Význam je opět určen stavem sběrnicového cyklu.

PAR Parity je sudá parita. Zabezpečuje společně signály AD a C/BE.

Signály k řízení sběrnicového cyklu:

FRAME# Cycle Frame řídí transakci (sběrnicový cyklus). Určuje její začátek a konec.

IRDY# Initiator ready oznamuje, že iniciátor je připraven k datovému přenosu. V případě zápisu to znamená, že jsou na datové sběrnici platná data, v případě čtení indikuje, že přečte přenášená data.

TRDY# Target ready oznamuje, že cílové zařízení je připraveno k datovému přenosu.

STOP# Signál Stop je řízen cílem (targetem). Žádá iniciátor o zastavení probíhající transakce.

IDSEL# Initialization Device Select je dvoubodový spoj, vedoucí od řadiče sběrnice ke každému zařízení. Slouží k výběru zařízení (jako chip-select) při konfiguraci zařízení.

DEVSEL# Device Select je výstup adresového dekodéru zařízení. Indikuje aktuálnímu masteru, zda bylo nějaké zařízení vybráno (adresou na sběrnici).

LOCK# Umožňuje zamknout sběrnici pro provedení atomické transakce.

Signály k řízení přidělování sběrnice:

REQ# Signál Request je dvoubodový signál. Pomocí něj žádá zařízení (potenciální master) přidělovač sběrnice o její přidělení.

GNT# Signál Grant je opět dvoubodový. Přidělovač sběrnice oznamuje tímto žádajícímu zařízení, že mu sběrnice byla přidělena (odpověď na signál REQ#).

Hlášení chyb:

PERR# Parity Error se používá k hlášení chyby parity. Řídí jej příjemce dat.

SERR# System Error je generován při chybě parity během speciálního cyklu nebo při jiné chybě, např. přetečení adresy.

Přerušení:

INTA# Signály žádosti o přerušení (nepovinné). Každé konstruované zařízení by mělo primárně využít signál INTA#, pouze u tzv. multifunkčních zařízeních (více zařízení v jednom čipu s jedním rozhraním nebo více zařízení na jednom adaptéru) mohou být zapojeny také signály další.

2. Příkazy (operace):

Řízení sběrnice PCI je určeno příkazem přenášeným k zařízení pomocí vodičů C/BE#.

Seznam příkazů :

Praktická část:

1. Měření průběhu signálu:

1. Memread – čtení z paměti
   Čtení 1B z adresy B8000h. Na CB BUSu je nejprve příkaz pro čtení z paměti – 06h, poté maska určující které data jsou platná – 0Eh, v našem případě se přečte 20h.

2. Memwrite – zápis 1B
   Podobné jako memread, pouze je příkaz pro zápis do paměti – 07h a maska, která data jsou platná – 0Eh, v našem případě 23h.
   
   

3. Memwrite – zápis 1B na lichou adresu
   Zápis 1B na adresu B8001h (lichou adresu). Podobné jako na sudou, jen se změní maska platnosti dat – 0Dh.
   
   

4. Memwrite – zápis 2B (slova)
   Podobné jako memwrite 1B, akorát maska určuje platné 2B – 0Ch, v našem případě 2323h.
   
   

5. Memwrite – zápis 2B (slova) na lichou adresu
   Stejné jako memwrite 1B na licho adresu, s tím, že se zase změnila maska platnosti dat. – 09h, tedy 420Fh.
   
   

6. Memwrite – zápis 4B (dvojslova)
   Zápis do paměti s platností všech dat. Maska 00h, tedy 4107410Fh.
   
   

7. Memwrite – zápis 2B (slova) na lichou adresu
   Zde je vidět, že zápis proběhne nadvakrát. Nejprve se zapíšou horní tři byty v jednom cyklu (maska 01h), potom teprve spodní byte v dalším cyklu (maska 0Eh).
   
   
   

8. Bytemerge
   Zapisujeme postupně 2 bajty. Můstek Host-to-PCI by se tento zápis mel pokusit optimalizovat (spojit do blokového přenosu). Námi měřený to však neučinil.
   
   

9. Longwrite
   Zde je znázorněn blokový přenos, kdy na jednu adresovou fázi připadá několik datových. V tomto případě dochází k autoinkrementaci adresy (o hodnotu 4). ). Špičkově je možné přenést blok dat na každou vzestupnou hranu hodin. V našem případě se tak neděje kvůli nepřipravenosti cíle(videopaměti).
   
   

10. Cfgread – čtení konfiguračního registru
    Zde jsme měli číst ze systémového registru aktivovaného speciálním příkazem na sběrnici. Bohužel toto měření proběhlo bez jakéhokoliv výsledku, což se nám nepodařilo vyřešit ani za účasti cvičícího.
    
    

11. Special
    Speciální cyklus se vyvolá kódem operace $01. Data na adresové sběrnici jsou v případě speciálního cyklu bezvýznamná. Speciální cyklu zajistí, že jsou data rozeslána každému zařízení. Jde o tzv. broadcast.
    
    

2. Zjištění připojených PCI adaptérů:

http://www.pcidatabase.com

výpis připojených PCI adaptérů – dumppci.txt

Závěr:

Při tomto měření jsme si vyzkoušeli práci s PCI sběrnicí. Vyzkoušeli jsme si různé druhy zápisu a čtení dat z PCI sběrnice. Jejich průběhy jsou zobrazeny výše. Průběhy vypadají podle teoretických předpokladů, pouze čtení z konfiguračního registru se nám (z neznámých důvodů) nepodařilo.

Také jsme zjistili výrobce a typy připojených zařízení.