4.1 概述
PCI Express（PCIe）總線架構（前身為3GIO，即第三代輸入/輸出技術）由英特爾聯合IBM、戴爾、康柏、惠普和微軟等領先企業共同推出，旨在未來成為個人計算機輸入/輸出（PC I/O）的主流標準。
相較於標準PCI 2.2總線，PCI Express具備更大帶寬和更高可擴展性。
標準PCI 2.2總線採用單條並行數據總線設計，所有數據均以固定速率傳輸。該總線的帶寬由所有連接設備共享，且無法對設備進行優先級區分，其最大帶寬為132MB/s，需由所有連接設備共同分配使用。
PCI Express由串行、點對點連接、獨立時鐘控制的“通道”（lane）組成，每條通道包含兩對數據線，可同時進行上行和下行數據傳輸（全雙工模式）。總線插槽與一個控制總線數據流的交換機相連，PCI Express設備與交換機之間的連接稱為“鏈路”（link）。每條鏈路由一條或多條通道構成：單通道鏈路稱為x1鏈路，雙通道鏈路稱為x2鏈路，以此類推。PCI Express支持x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32等多種鏈路寬度（通道數）。該架構下，每條通道的最大帶寬約為500MB/s，因此不同鏈路寬度對應的最大潛在帶寬分別為：x1鏈路500MB/s、x2鏈路1000MB/s、x4鏈路2000MB/s、x8鏈路4000MB/s、x12鏈路6000MB/s、x16鏈路8000MB/s。這些數值相較於標準32位PCI總線132MB/s的最大帶寬有了顯著提升。增強的帶寬支持使PCI Express成為日益增多的高帶寬需求設備的理想選擇，例如硬盤控制器、視頻流設備和網卡等。
如前所述，PCI Express總線採用交換機控制數據流，相較於共享式PCI總線有了明顯改進：每個設備實質上可直接訪問總線，而非多個組件競爭共享同一條總線資源。這使得每個設備能夠充分發揮其帶寬性能，無需爭奪單一共享總線提供的最大帶寬。加之每個設備在PCI Express總線中可使用獨立通道，PCI Express的帶寬控制能力遠超以往的PCI技術。此外，該架構還支持設備之間直接通信（對等通信）。
同時，與共享總線拓撲結構不同，PCI Express總線拓撲支持集中式流量路由和資源管理，這使其能夠實現服務質量（QoS）保障。PCI Express交換機可對數據包進行優先級排序，確保實時流數據包（如視頻流、音頻流）優先於非時間敏感型數據包傳輸。
PCI Express的另一大核心優勢是，相較於PCI、AGP插槽或PCI-X等其他新型I/O總線解決方案，其製造成本更具經濟性。
儘管PCI Express與現有PCI總線的架構存在差異，但它在設計時充分考慮了與現有PCI總線及PCI設備的完全軟硬件兼容性。
為實現與PCI 2.2總線的向下兼容，傳統PCI 2.2設備可通過PCI Express-to-PCI橋接器接入PCI Express系統，該橋接器能將PCI Express數據包轉換為標準PCI 2.2總線信號。這種橋接功能可集成在主板上，也可通過外置擴展卡實現。
4.2 適用於PCI Express的WinDriver
WinDriver完全支持PCI Express板卡上的標準PCI功能向下兼容。WinDriver對標準PCI總線提供的廣泛支持——包括豐富的API接口、代碼示例以及用於硬件調試和驅動代碼生成的圖形化工具DriverWizard——同樣適用於PCI Express設備（其設計本身就具備與傳統PCI總線的向下兼容性）。
您還可以通過WinDriver的PCI API，輕鬆與通過PCI Express-to-PCI橋接器和交換機連接至計算機的PCI設備進行通信。
此外，對於支持PCI Express擴展配置空間訪問的目標平台（如Windows、Linux、MacOS），WinDriver提供了一套專用API，方便用户訪問該配置空間。
4.2.1 適用於PCI Express的WinDriver API
WinDriver提供兩套API接口——底層API（WD_xxx()）和高層API（WDC_xxx()/WDS_xxx()）。底層API僅為保留向下兼容性而存在，不建議用於編寫新代碼。使用高層API編寫的代碼通常可縮短約50%，且出錯率更低，因為開發者無需處理WinDriver的內部結構、算法和機制。Jungo始終建議將舊的底層代碼升級至高層API，可參考以下對照表，或聯繫技術支持中心獲取進一步協助。
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底層API
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高層API
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原有函數
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新函數
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WD_Open()、WD_Version()、WD_License()、WD_AgentStart()
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WDC_DriverOpen()
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WD_Close()、WD_AgentClose()
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WDC_DriverClose()
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WD_Version()
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WDC_Version()
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WD_Sleep()
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WDC_Sleep()
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WD_DebugAdd()
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WDC_Err()、WDC_Trace()
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PCI相關函數 |
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WD_PciScanCards()
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WDC_PciScanDevices()
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WD_PciGetCardInfo()
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WDC_PciGetDeviceInfo()
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WD_PciScanCaps()
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WDC_PciScanCaps()
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WD_CardCleanupSetup()
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WDC_CardCleanupSetup()
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WD_CardRegister()
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WDC_PciDeviceOpen() / WDC_IsaDeviceOpen()
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WD_CardUnregister()、WD_EventUnregister()、WD_IntDisable()、WD_KernelPlugInClose()
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WDC_PciDeviceClose() / WDC_IsaDeviceClose()
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WD_PciConfigDump()
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WDC_PciReadCfgBySlot()、WDC_PciWriteCfgBySlot()、WDC_PciReadCfg()、WDC_PciWriteCfg()
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WD_Transfer()
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WDC_ReadAddrByAddrDescXXX()、WDC_WriteAddrByAddrDescXXX()、WDC_ReadAddrXXX()、WDC_WriteAddrXXX()、WDC_ReadAddrBlock()、WDC_WriteAddrBlock()
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WD_MultiTransfer()
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WDC_MultiTransfer()
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內核插件相關函數 |
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WD_KernelPlugInOpen()
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WDC_KernelPlugInOpen()
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WD_KernelPlugInCall()
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WDC_CallKerPlug()
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中斷/事件相關函數 |
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WD_IntEnable()、ThreadStart()、WD_IntWait()
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WDC_IntEnable()
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WD_IntDisable()、ThreadWait()
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WDC_IntDisable()
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WD_EventRegister()
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WDC_EventRegister()
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WD_EventUnregister()
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WDC_EventUnregister()
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DMA相關函數 |
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WD_DMALock()
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WDC_DMAContigBufLock() / WDC_DMATransactionInit()
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WD_DMAUnlock()
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WDC_DMABufUnlock() / WDC_DMATransactionInit()
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WD_DMASyncCpu()
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WDC_DMASyncCpu()
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WD_DMASyncIo()
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WDC_DMASyncIo()
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WD_DMATransactionExecute()
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WDC_DMATransactionExecute()
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WD_DMATransferCompletedAndCheck()
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WDC_DMATransferCompletedAndCheck()
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WD_DMATransactionRelease()
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WDC_DMATransactionRelease()
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WD_DMATransactionUninit()
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WDC_DMATransactionUninit()
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服務器API相關函數 |
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WD_PciSriovEnable()
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WDC_PciSriovEnable()
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WD_PciSriovDisable()
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WDC_PciSriovDisable()
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WD_PciSriovGetNumVFs()
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WDC_PciSriovGetNumVFs()
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WD_IpcRegister()
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WDS_IpcRegister()
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WD_IpcUnRegister()
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WDS_IpcUnRegister()
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WD_IpcScanProcs()
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WDS_IpcScanProcs()
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WD_IpcSend()
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WDS_IpcUidUnicast()、WDS_IpcSubGroupMulticast()、WDS_IpcMulticast()
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WD_SharedIntEnable()
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WDS_SharedIntEnable()
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WD_SharedIntDisable()
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WDS_SharedIntDisableGlobal()
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WD_KernelBufLock()
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WDS_SharedBufferAlloc()、WDS_SharedBufferGet()
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WD_KernelBufUnlock()
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WDS_SharedBufferFree()
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4.3 pci_dump和pci_scan工具
pci_dump是WinDriver工具包中提供的一款控制枱模式示例工具，可將PCI配置寄存器的內容以可讀格式導出。該工具位於WinDriver/util目錄下。
工具的源代碼同樣隨工具包提供，路徑為：WinDriver/samples/c/pci_dump/pci_dump.c。
pci_scan是WinDriver工具包中的另一款控制枱模式示例工具，能夠以可讀格式掃描連接至計算機的PCI設備。該工具同樣位於WinDriver/util目錄下。
其源代碼路徑為：WinDriver/samples/c/pci_scan/pci_scan.c。
4.3.1 將PCI配置空間導出至文件
如需將pci_dump的輸出內容記錄到文件（dump.txt），請按以下步驟操作：
- 打開命令提示符窗口；
- 輸入命令
pci_dump > dump.txt並運行pci_dump； - 持續按下回車鍵，直至程序執行完成；
- 操作完成後，在運行
pci_dump的WinDriver/util目錄下將生成dump.txt文件。
pci_scan的輸出內容也可通過相同步驟導出至文件。
💡 建議
如遇到任何技術問題，建議您首先查閲本手冊。若未找到解決方案，請發送電子郵件至windriver@jungo.com；若您已與我們的團隊成員取得聯繫，可直接向該聯繫人發送郵件。請注意，為確保獲得快速有效的支持，我們的工程師可能會要求您提供詳細的操作步驟描述、説明失敗的具體環節以及遇到的故障或異常行為的詳細信息（包括完整的錯誤信息、截圖和日誌）。
4.4 常見問題（FAQ）
4.4.1 在Windows系統中啓用傳統PCI配置空間讀寫功能以識別PCI設備
在WinDriver 6.2.0版本中，Windows系統下的PCI配置空間讀寫方式已升級為更先進的版本。但在極少數情況下，該方式可能無法識別部分PCI設備。為解決此問題，從WinDriver 10.3.1版本開始，您可通過以下步驟恢復為傳統PCI配置空間讀寫方式：
- 在WinDriver驅動INF文件（
windrvr<版本號>.inf，例如windrvr1650.inf；早期版本為windrvr6.inf）中，將PciCfgRwCompat註冊表項標誌設置為1：
HKR, Parameters, PciCfgRwCompat, 0x00010001, 1從WinDriver 11.1.0版本開始，驅動INF文件中已包含類似配置行，默認將PciCfgRwCompat標誌設為0，因此您只需將現有行中的標誌值修改為1即可。
- 打開命令提示符，導航至
WinDriver\util\wdreg目錄（其中“WinDriver”為您的WinDriver安裝路徑），運行以下命令重新安裝驅動：
$ wdreg -inf <設備INF文件路徑> uninstall
$ wdreg -inf <驅動INF文件路徑> uninstall
$ wdreg -inf <驅動INF文件路徑> install
$ wdreg -inf <設備INF文件路徑> install4.3.2 如何通過WinDriver訪問PCI卡的內存？
- 首先，調用WDC_PciScanDevices()函數定位您的PCI卡所連接的插槽；
- 然後，調用WDC_PciGetDeviceInfo()函數獲取該卡的相關信息，其中包括即插即用（Plug and Play）系統為該卡分配的內存範圍；
- 調用WDC_PciDeviceOpen()函數安裝該內存範圍，並將其映射到內核模式和用户模式的虛擬地址空間；
- 之後，您可通過以下兩種方式訪問內存：
- 從用户模式應用程序直接訪問內存（效率更高）：使用WDC_PciDeviceOpen()函數返回的物理地址的用户模式映射，對應參數為
((PWDC_DEVICE)hDev)->cardReg.Card.Item[i].I.Mem.pUserDirectAddr（其中i為內存範圍在Item數組中的索引值）； - 在內核中訪問內存：將內存的內核模式映射（
((PWDC_DEVICE)hDev)->cardReg.Card.Item[i].I.Mem.pTransAddr）傳遞給WD_Transfer()/WD_MultiTransfer()函數。
有關WDC_DEVICE的更多信息，請參考相關文檔。
該操作流程的示例代碼可在WinDriver/samples/c/pci_diag目錄中找到，您也可以通過DriverWizard為您的PCI卡生成診斷代碼，其中同樣包含相關實現。
⚠ 注意
若需在Kernel PlugIn項目中直接訪問內核內存，必須使用物理內存地址的內核模式映射（由WDC_PciDeviceOpen()函數返回，對應參數為
(PWDC_DEVICE)hDev)->cardReg.Card.Item[i].I.Mem.pTransAddr），而非用於從用户模式應用程序直接訪問內存的用户模式映射。
4.3.3 如何通過Thunderbolt使用適用於PCI Express的WinDriver？
若您計算機的Thunderbolt適配器配置正確，且操作系統已識別該設備，則通過Thunderbolt連接的PCI Express設備應能被WinDriver識別為普通PCI Express設備，無需在WinDriver端進行特殊配置。部分主板芯片組需要修改BIOS設置以啓用Thunderbolt支持，請查閲主板廠商的相關文檔獲取詳細信息。
