总线与接口

1. 总线架构 (Bus Architecture)

• 定义：连接多个部件的信息传输线，是系统的公共通道。
• 层次结构：
  • 前端总线 (FSB/QPI)：CPU ←> 内存/北桥（极快）。
  • I/O 总线 (PCIe)：连接高速外设（显卡、网卡、SSD）。
  • 外设总线 (USB/SATA)：连接低速设备。
• 性能指标：带宽 $B=W\times F/N$ （$W$:宽度，$F$:频率，$N$:周期数）。

2. I/O 编址方式 (Addressing) - 内核开发重点

CPU 如何找到设备？

• 统一编址 (Memory Mapped I/O)：
  • 原理：I/O 端口占用内存地址空间。例如 0xF0000000 可能是网卡寄存器。
  • 优点：指令集统一，用 MOV 指令即可操作硬件。
  • 代表：RISC (ARM, MIPS, RISC-V)。Linux 内核驱动大多基于此。
• 独立编址 (Isolated I/O)：
  • 原理：独立的 I/O 地址空间。
  • 优点：不占用内存空间。
  • 代表：x86 (使用 IN, OUT 专用指令)。

3. 关联链接

• Linux驱动开发：ioremap 函数的作用就是将物理 I/O 地址映射到内核虚拟地址空间。
• 虚拟化技术：PCIe Passthrough 如何让虚拟机直接独占物理硬件。