在電信、電力、國(guó)防等使用土地中,常常請(qǐng)求其所用裝備有極高的實(shí)時(shí)性。當(dāng)需求在各個(gè)裝備間舉行大容量的信息對(duì)換時(shí),傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)包對(duì)換模式已不能很好地滿意實(shí)時(shí)性的請(qǐng)求。而借用助于CPCI總線,兩個(gè)裝備可以互訪敵手的內(nèi)存, 具有傳輸速快、傳輸容量大和高可靠性等特征,異常符合大容量的信息轉(zhuǎn)交。國(guó)家數(shù)字對(duì)換體系工程技術(shù)考慮中心承當(dāng)?shù)膰?guó)家863規(guī)劃項(xiàng)目——“中國(guó)第三代移動(dòng)通訊體系”CDMA2000體系集成績(jī)選擇基于CPCI總線的多SBC平臺(tái)。各個(gè)SBC間的通訊效力徑直確定了全部體系機(jī)能的高低。
眼前常用的實(shí)時(shí)操控體系如VxWorks、Lynx等,都針對(duì)CPCI總線實(shí)即興了消息隊(duì)列,可用于SBC間的消息通訊。但VxWorks、Lynx中消息轉(zhuǎn)交的實(shí)即興方法很不靈巧,一般是經(jīng)過在一個(gè)特定的SBC(通常為system board)中開啟一塊共享內(nèi)存,其他各個(gè)SBC(通常為non system board)經(jīng)過對(duì)共享內(nèi)存的讀寫對(duì)換信息;每完成一次兩個(gè)non system SBC間的信息對(duì)換,都要舉行一次PCI讀寫操控,效力不高。余外VxWorks、Lynx中的消息長(zhǎng)度都有一個(gè)最大值,當(dāng)要舉行大數(shù)據(jù)量(如1GB的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù))的信息傳輸時(shí),操控體系供消息轉(zhuǎn)交機(jī)制也拙訥為力。而以上這些問題,都可以經(jīng)過任性兩個(gè)SBC間的徑直內(nèi)存拜訪獲得解決。本文率先紹介了 PCI Bridge的任務(wù)規(guī)律;然后以Motorola公司供的CPX8000系列工控機(jī)為例,議論了兩個(gè)SBC是怎樣基于背板(Backplane)上的CPCI總線,并使用PCI Bridge的地址映照機(jī)制,經(jīng)過互訪內(nèi)存的方法終極實(shí)即興雙機(jī)通訊;最末紹介了現(xiàn)實(shí)使用時(shí)應(yīng)注重的機(jī)能優(yōu)化問題。
1 PCI Bridge的任務(wù)規(guī)律
在簡(jiǎn)略的計(jì)算機(jī)體系中,其保有的表面裝備較少,單級(jí)總線構(gòu)造便能滿意體系的需求。只是鑒于單個(gè) PCI總線可支援的 PCI 裝備數(shù)有electrical限度局限,對(duì)保有大批外設(shè)的計(jì)算機(jī)體系而言,單級(jí)總線構(gòu)造已不能滿意體系的請(qǐng)求,故此便發(fā)出了橋接裝備。經(jīng)過PCI-to-PCI Bridge可擴(kuò)展出新的PCI總線,經(jīng)過PCI-to-ISA Bridge可擴(kuò)展出ISA總線。借用助PCI Bridge這些特別的PCI裝備,體系中各級(jí)總線被粘和在一齊,使全部體系成為一個(gè)有機(jī)整體。
每個(gè)PCI裝備都有自自己的 PCI I/O當(dāng)空、PCI內(nèi)存當(dāng)空和PCI配備當(dāng)空(configuration space)。PCI裝備的裝備驅(qū)動(dòng)程序?qū)CI配備當(dāng)空舉行初始化設(shè)置后,各個(gè)智能把持器如CPU、DMA把持器等,可以對(duì)PCI裝備的PCI I/O當(dāng)空、PCI內(nèi)存當(dāng)空舉行拜訪。在圖1中,CPU若要拜訪網(wǎng)卡,率先會(huì)在PCI Bus0上生成一個(gè)物理地址,這個(gè)地址經(jīng)PCI-to-PCI Bridge的度過濾及替換后,在PCI Bus1上發(fā)出一PCI Bus地址,網(wǎng)卡經(jīng)過地址譯碼,相應(yīng)對(duì)這個(gè)地址的拜訪。
圖1 基于PCI的體系
從這個(gè)度過程可以理解到,PCI-to-PCI Bridge有兩種根本的效能:
(1)地址映照效能。固然同是對(duì)網(wǎng)卡舉行拜訪,但PCI Bus0與PCI Bus1上的地址意思是兩樣的。兩個(gè)地址分屬各自的地址當(dāng)空,經(jīng)過PCI-to-PCI Bridge實(shí)即興兩個(gè)地址的映照。依據(jù)這兩個(gè)地址是否相通,可將PCI-to-PCI Bridge區(qū)分為兩種典型:
·PCI-to-PCI Transparent Bridge。PCI Bridge不對(duì)PCI Bus0上的地址舉行替換,徑直將其映照到PCI Bus1上。PCI Bus0與PCI Bus1上的地址是相通的。
·PCI-to-PCI Non Transparent Bridge。PCI Bus0上的地址務(wù)必經(jīng)度過PCI Bridge的替換,才能映照到PCI Bus1上。PCI Bus0與PCI Bus1上的地址是兩樣的。
(2)地址度過濾效能。PCI Bridge在把PCI Bus0上的地址向下流總線(ISA Bus、PCI Bus1)轉(zhuǎn)交時(shí),具有選擇性。在圖1中,CPU在PCI Bus0上所發(fā)出的地址,除非對(duì)SCSI和Ethernet的拜訪,PCI-to-PCI Bridge才給予收?qǐng)?zhí);而對(duì)PCI Bus0的其他地址,PCI-to-PCI Bridge均不予相應(yīng)。每一個(gè)PCI Bridge所相應(yīng)的地址范疇,可形象地稱其為此PCI Bridge的地址窗口,除非當(dāng)上游總線的地址落進(jìn)PCI Bridge的地址窗口中,PCI Bridge才相應(yīng)此地址并向下流總線轉(zhuǎn)交。
2 雙機(jī)通訊的具體實(shí)即興
本節(jié)以Motorola公司供的CPX8000系列工控機(jī)為例,紹介了怎樣經(jīng)過CPCI總線實(shí)即興雙機(jī)間的通訊。如圖2所示,兩個(gè)SBC經(jīng)過背板上的CPCI總線實(shí)即興了物理上的連接。如其兩個(gè)SBC能行相互拜訪敵手的內(nèi)存, 就可實(shí)即興兩者間的數(shù)據(jù)交流動(dòng)。以體系處置機(jī)板(System Processor Board,又稱主機(jī)板)拜訪非體系處置機(jī)板(Non-system Processor Board, 又稱子機(jī)板)內(nèi)存為例,紹介雙機(jī)通訊的具體實(shí)即興。本方案已在Lynx及VxWorks實(shí)時(shí)操控體系上實(shí)即興。
在圖2中,主機(jī)板CPU若要拜訪子機(jī)板中的1MB內(nèi)存單元,務(wù)必將這塊內(nèi)存映照到主機(jī)板CPU的杜撰地址當(dāng)空中,可以經(jīng)過對(duì)主機(jī)板、子機(jī)板、主機(jī)板與子機(jī)板的接口配備來(lái)達(dá)成目標(biāo)。此1MB的內(nèi)存單元可被映照到兩樣的地址當(dāng)空(如CPU杜撰地址當(dāng)空、物理地址當(dāng)空、本土PCI地址當(dāng)空、體系CPCI地址當(dāng)空等),映照地址也各不相通。在圖2中,對(duì)此1MB內(nèi)存的起首單元在兩樣地址當(dāng)空中的映照地址,區(qū)別用標(biāo)記A1、A2、…A7體現(xiàn)。
圖2 數(shù)據(jù)通訊規(guī)律圖
2.1 子機(jī)板的配備
(1)調(diào)用內(nèi)核內(nèi)存分派函數(shù)申請(qǐng)1MB的內(nèi)核杜撰地址當(dāng)空,獲得申請(qǐng)當(dāng)空的開端地址A7。
(2)依據(jù)操控體系的內(nèi)存映照相干,獲得杜撰地址A7的物理映照地址A6。
(3)Raven ASIC是一個(gè)Host-to-PCI Bridge, 因Processor Bus不是一個(gè)準(zhǔn)則總線,因而經(jīng)過Raven將其替換為PCI總線,以掛接各類PCI裝備。CPU和Raven一齊組成了一組套片(chipset),相配應(yīng)用。依據(jù)Raven的設(shè)置,博得物理地址A6在Local PCI Bus的映照地址A5。
(4)21554是一PCI-to-PCI Non Transparent Bridge,并可舉行雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交。經(jīng)過其里面的兩個(gè)配備存器,將其地址窗口的大小設(shè)為1MB;地址窗口的起首地址在Local PCI Bus端設(shè)為A5。
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