3.1 先粗浅的了解下内存映射再说PCIE

    对于用过IMX6U或其它处理器的朋友来说，地址映射的概念还是很好理解的，但如果专注与FPGA开发的话，可能是个不得不体会一下的概念。

    为什么需要理解地址映射呢？因为最早的PCI协议是inter提出来的一种CPU与外设进行数据交互的实现机制。PCIE是PCI的延申和发展，所以打满了适配CPU的烙印，而CPU与外界进行数据交互的基础就包括地址映射，所以理解地址映射有助于我们理解PCIE的一些处理机制。

    这其实涉及到了计算机体系结构，我们这里就简单粗浅的介绍一下。简单来说就是CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）通过地址映射（Address Mapping）的方式来访问外设，这是CPU运行的规则。有一本书叫《编码的奥秘》非常通俗易懂的介绍了从摩斯密码到计算机的演化过程，挺有意思。

    比如一个CPU是32位的，可以理解它拥有0到2^32-1这么多个工厂。每个数就是每个工厂的地址，所以说32位系统寻址范围是4G。例如有个工厂，他的地址是0X020E005，这个工厂干得活就是控制一个灯的亮灭，给这个工厂输入指令1灯灭发送0灯亮。那我们可以给0X020E005这个地址写0让灯亮，写1让灯灭。  然而每个工厂的规模太小，能干的活太少，我们就可以联合办厂，把多个工厂合起来共同生产一个东西，例如控制IIC、DDR等等就是多个地址来控制。

    我们根据需求来定义CPU每个工厂的工作内容，是否几个工厂要联合起来。而工厂我们可以抽象为32bit的数字，就好像手机号码，也就是地址，方便管理。我们把支持不同功能的工厂罗列出来，形成一个功能列表，就得到了地址映射表了，如下图是IMX6U处理器的一部分地址映射，可见都是几个地址合起来实现一个功能。

    上述这个举例我们称之为内存映射I/O（MMIO，Memory-Mapped Input/Output），通过将I/O设备的控制寄存器映射到存储器地址空间中，来简化硬件设计和软件访问，也就是IO地址空间访问。还有一种叫做存储器地址空间访问，就说有些工厂没有具体的功能，破产了成了仓库，用来放数据的。把这些工厂的地址按序排列，就说一段存储空间了，把这段空间映射到外设的一段存储区域，那就是存储器地址空间访问了，PCIE的BAR寄存器差不多就这意思。

    这只是粗浅的理解，实际上还有非常复杂的机制来配合。那为什么要这样做呢？为什么不直接控制我们想控制的外设呢？主要原因是更高效、更灵活、更安全，CPU完全隔离了外设的差异性，通过统一的编程方式就可以轻松访问控制，更不需要在意时序这样的细节，更利于基于操作系统完成复杂的事务。所以也是这种架构发展的必然结果。

    PCIE也是CPU的外设，所以对PCIE的控制也是这种方式，然而PCIE也描述一种连接方式，接口为PCIE的外设的类型和数量都是可定制的，对此有增加了控制和统一的难度。这就引出来了下一节的内容，CPU是如何访问PCIE外设的。