CN102375794B - 调整连接速度的方法及其电脑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整连接速度的方法及其电脑系统。本发明应用在执行引导区的程序代码之后并且在执行总线列举程序之前，由桥接器与外围装置所能共同支持的最大连接速度来进行测试，并在测试失败时将连接速度调降，直至测试成功。用以自动调整桥接器的连接速度。

Description

调整连接速度的方法及其电脑系统

技术领域

本发明涉及一种调整桥接器的连接速度的机制，且特别涉及一种在执行总线列举程序之前自动调整桥接器的连接速度的方法及其电脑系统。

背景技术

一般主机板上的芯片组内建的外围组件互连扩充(Peripheral ComponentInterconnect Express，PCI Express)桥接器与扩充卡(add on card)连接，在建立扩充卡上的控制器与芯片组之间的通信协议与实体信号连接时，目前都是通过芯片组内部硬件逻辑线路设计来完成。

一般而言，要找到桥接器是利用读取其寄存器来进行搜寻。以PCIe桥接器而言，其提供了三个寄存器(register)来标示其所连接的总线，这三个寄存器分别用来存储主总线编号(Primary Bus Number)、第二级总线编号(Secondary Bus Number)以及从属总线编号(Subordinate Bus Number)。利用这三个编号便能够找到PCIe桥接器所相连接的总线信息。其中，主总线编号代表此PCIe桥接器紧接的上游(upstream)的总线的编号。第二级总线编号代表此PCIe桥接器紧接的下游(downstream)的总线的编号。从属总线编号代表此PCIe桥接器的所有下游总线中最大的总线编号。下面举一实施例来说明。

图1是依照本发明一实施例所示的PCIe架构的示意图。表1体现的是依照本发明一实施例所示的总线编号。请参照图1A与表1，主桥接器100通过总线0连接至PCIe桥接器111，而PCIe桥接器111通过总线1连接至PCIe桥接器121与PCIe桥接器131。PCIe桥接器121与PCIe桥接器131则分别通过总线2与总线3连接至PCIe装置140与PCIe装置150。

表1

	PCIe桥接器111	PCIe桥接器121	PCIe桥接器131
				主总线编号	0	1	1

第二总线编号	1	2	3
				从属总线编号	3	2	3

在此，PCIe桥接器111的主总线编号为0，第二级总线编号为紧邻的下游总线，也就是1，而从属总线编号为3。PCIe桥接器121主总线编号为1，第二级总线编号为紧邻的下游总线，也就是2，而从属总线编号为2。PCIe桥接器131主总线编号为1，第二级总线编号为紧邻的下游总线，也就是3，而从属总线编号为3。据此，利用读取上述总线编号便能够找到对应的PCIe桥接器的总线信息，通过这些信息可以再去搜寻这个桥接器是否有连接到某些外围装置。

目前PCI Express接口发展了不同的版本，包括PCI Express 1.0、PCIExpress 2.0、PCI Express 3.0等等。这些版本分别定义了不同的速度及相关的通信协议，也因此在建立PCI Express桥接器与扩充卡上的控制器之间的连接时可能会因为版本不同而在连接速度(Link Speed)调整上产生兼容性问题。若扩充卡与芯片组上的PCI Express桥接器没有正确地连接将对系统造成影响，轻则系统无法辨识连接并使用扩充卡及主机板上的外围控制器，重则造成系统不稳定。

现行一般做法是在开机初始化的基本输入输出系统(Basic Input OutputSystem，BIOS)里面提供两种连接方法。其中一种方法为直接使用芯片组内部的硬件来做连接的方式，其缺点是若连接失败则只能提供系统上有连接发生错误的信息，而没有补救的机会，使用者必须将系统开机至操作系统内才能得知扩充卡是否可以正常工作。若无法正常工作，使用者需要再一次重开机并且重新通过BIOS的选项来强制降低连接速度，始能进行后续动作。另一种方法则是强制将连接速度降至最低速，同样缺乏便利性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调整连接速度的方法，可自动选择桥接器与外围装置之间最佳的连接速度。

本发明的另一目的在于提供一种电脑系统，确保在执行总线列举程序时能找到与桥接器所连接的接口设备。

本发明提出一种调整连接速度的方法，应用在执行引导区的程序代码之后并且在执行总线列举(Bus Enumeration)程序之前。本发明所提供的方法至少包含下列步骤：首先，读取总线信息表格来选取目标桥接器。若目标桥接器已连接外围装置，在目标桥接器所支持的连接速度与外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为目标桥接器与外围装置的连接速度。接着，测试目标桥接器是否能存取外围装置，若目标桥接器无法存取外围装置，调降连接速度并重新连接目标桥接器与外围装置。之后，重新执行测试目标桥接器是否能存取外围装置的步骤，直至目标桥接器能够存取外围装置。

在本发明的一实施例中，上述读取总线信息表格来选取目标桥接器的步骤之后还包括：分配暂时性总线编号给目标桥接器，便能够依据暂时性总线编号来扫描目标桥接器的总线是否存在外围装置。

在本发明的一实施例中，上述对目标桥接器分配暂时性总线编号的步骤包括：设定从属总线编号与第二级总线编号至对应的寄存器中。另外，在测试目标桥接器是否能存取外围装置之后，若目标桥接器能存取外围装置，则还原从属总线编号与第二级总线编号对应的寄存器。

在本发明的一实施例中，上述调整桥接器的连接速度的方法还包括判断目标桥接器是否为总线信息表格最后一组需要调速的桥接器，若此目标桥接器不是总线信息表格最后一组需要调速的桥接器，读取总线信息表格来选取另一目标桥接器。

本发明提出一种电脑系统，包括中央处理单元、控制芯片以及基本输入输出系统单元。中央处理单元执行引导区的程序代码。控制芯片耦接至中央处理单元，基本输入输出系统单元耦接至控制芯片。其中，在中央处理单元执行引导区的程序代码之后并且在基本输入输出系统单元执行总线列举程序之前，基本输入输出系统单元执行下列步骤：读取总线信息表格来选取目标桥接器，若目标桥接器已连接外围装置，在目标桥接器所支持的连接速度与外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为目标桥接器与外围装置的连接速度。然后，测试目标桥接器是否能存取外围装置，若目标桥接器无法存取外围装置，调降连接速度，并在重新连接目标桥接器与外围装置之后，重新执行测试目标桥接器是否能存取外围装置，直至目标桥接器能够存取外围装置。

本发明的有益效果在于，基于上述，本发明在执行总线列举程序之前利用基本输入输出系统单元来自动调整连接速度，确保在执行总线列举程序时能找到与桥接器所连接的接口设备。并且可避免影响到开机阶段后期系统资源分配及减小对开机流程造成影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是PCIe架构的示意图；

图2是依照本发明一实施例所示的电脑系统的方框图；

图3是依照本发明一实施例所示的调整桥接器的连接速度的方法流程图；

图4是依照本发明另一实施例所示的调整桥接器的连接速度的方法流程图。

具体实施方式

一般而言，倘若扩充卡与芯片组上的桥接器没有正确地连接将对系统造成影响。为此，本发明提出一种调整连接速度的方法及其电脑系统，通过电脑系统开机时来进行桥接器连接速度的调整，以减低扩充卡等外围装置与电脑系统的兼容性问题。

图2是依照本发明一实施例所示的电脑系统的方框图。请参照图2，在本实施例中，电脑系统至少包括中央处理单元210、控制芯片220以及基本输入输出系统单元230。

在实际应用中，控制芯片220例如为南桥芯片或北桥芯片或是南、北桥芯片组。基本输入输出系统单元230例如为只读存储器(Read Only Memory，ROM)或是闪存(Flash Memory)，其存储了用来加载电脑系统最基本的程序代码，即基本输入输出系统(Basic Input Output System，BIOS)。

在本实施例中，于基本输入输出系统单元230的程序代码中建立一算法以通过基本输入输出系统单元230来调整桥接器的连接速度。而调整桥接器的连接速度的流程是在中央处理单元210执行引导区(boot block)的程序代码之后并且在基本输入输出系统单元230执行总线列举(enumeration)程序之前。

具体而言，基本输入输出系统单元230至少执行下列动作。读取总线信息表格来选取目标桥接器。倘若目标桥接器有连接外围装置，基本输入输出系统单元230会在目标桥接器所支持的连接速度与外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为目标桥接器与外围装置的连接速度。并且，在连接目标桥接器与外围装置之后，测试目标桥接器是否能存取外围装置。倘若目标桥接器无法存取外围装置，将连接速度调降一级，并且在重新连接目标桥接器与外围装置之后，重新执行测试目标桥接器是否能存取外围装置的步骤，直至目标桥接器能够存取外围装置。如此一来便能够确保在执行总线列举程序时能够找到每一个桥接器所连接的外围装置，并且确定这些外围装置能够被存取。

以下再举一流程图来详细说明调整桥接器的连接速度的各步骤。

图3是依照本发明一实施例所示的调整桥接器的连接速度的方法流程图。请参照图3，在中央处理单元执行了引导区的程序代码之后，执行步骤S305，读取总线信息表格来选取目标桥接器。

举例来说，总线信息表格可依据主机板线路设定来建立，将主机板上所有的桥接器的相关信息建立至总线信息表格。在总线信息表格中记录了欲进行调速的多个桥接器各自的装置识别码(Device ID)、制造商识别码(VendorID)、总线编号(Bus Number)、装置编号(Device Number)以及功能编号(Function Number)其中之一或其组合。

接着，在步骤S310中，倘若目标桥接器有连接外围装置，在目标桥接器所支持的连接速度与外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者来作为目标桥接器与外围装置的连接速度。在决定了连接速度之后，便建立目标桥接器与外围装置之间的连接

之后，如步骤S315所示，测试目标桥接器是否能存取外围装置。例如，测试是否能够互传数据。倘若目标桥接器无法存取外围装置，如步骤S320所示，将连接速度调降一级，并且在重新连接目标桥接器与外围装置之后，重新执行步骤S315，测试目标桥接器是否能存取外围装置，直至目标桥接器能够存取外围装置为止。

举例来说，以外围组件互连扩充(Peripheral Component InterconnectExpress，PCI Express，以下简称为PCIe)接口而言，目前PCIe接口发展了不同的版本，包括PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0等等。而PCIe 1.0连接速度为2.5GT/秒(gigatransfer per second)，PCIe 2.0连接速度为5.0GT/秒，PCIe3.0连接速度为8.0GT/秒。

假设目标桥接器支持PCIe 3.0(连接速度为8.0GT/秒)，向下兼容PCIe2.0(连接速度为5.0GT/秒)及PCIe 1.0(连接速度为2.5GT/秒)。另外，假设接口设备支持PCIe 2.0(连接速度为5.0GT/秒)，向下兼容PCIe 1.0(连接速度为2.5GT/秒)。据此，可将连接速度设定为双方共同支持的连接速度的最高者，也就是5.0GT/秒。在建立连接后，倘若目标桥接器无法存取接口设备，则将连接速度往下调降一级，也就是调降至最低速2.5GT/秒。

而在桥接器连接速度调整完毕之后，基本输入输出系统再去执行其它初始化程序，其中包括执行总线列举程序。

下面再举另一实施例来说明调整PCIe桥接器的连接速度的详细步骤。图4是依照本发明另一实施例所示的调整桥接器的连接速度的方法流程图。请参照图4，在本实施例中，可在BIOS中新增一算法以执行下列步骤。在中央处理单元执行了BIOS的引导区的程序代码之后，如步骤S405所示，读取总线信息表格来选取PCIe桥接器。例如，可事先依据主机板线路设定来建立总线信息表格(记录欲进行调速的多个PCIe桥接器各自的装置识别码、制造商识别码、总线编号、装置编号以及功能编号)。

接着，在步骤S410中，对欲进行调整的PCIe桥接器分配暂时性总线编号，并设定至总线编号寄存器。也就是说，可随意选用任一总线编号，但不可为0(总线编号0为主桥接器紧邻的下游总线的编号)或其它有特殊用途的编号，将暂时性总线编号设定至PCI/PCIe桥接器规格里制定的寄存器内。如此一来才可以在总线尚未被列举的情况下，存取连接在此PCIe桥接器上的外围装置(也就是PCIe装置)。在本实施例中，可以分配一组暂时性的从属总线编号与第二级总线编号至对应的寄存器中(例如，Offset 1Ah与Offset 1Bh)。

之后，在步骤S415中，将PCIe桥接器调至最低速。例如，先将PCIe桥接器所分配到的暂时第二级(Secondary Bus)总线的连接速度强制降速成符合PCIe PCI Express 1.0的最低速，并重新建立PCI Express连接。步骤S415是为了防止桥接器上有连接外围装置，却因为建立连接时的机制出了问题而造成此外围装置无法被存取的问题发生。

然后，在步骤S420中，扫描PCIe桥接器的总线是否存在外围装置。例如，分配的总线编号以内存映像IO(Memory mapped I/O，MMIO)或是传统PCI的组态方法来扫描此总线上是否存在任何的PCIe装置。若不存在外围装置，执行步骤S425，还原PCIe桥接器的总线编号寄存器。

反之，若存在外围装置，执行步骤S430，在PCIe桥接器所支持的连接速度与外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为目标桥接器与外围装置的连接速度。例如，通过软件方法由PCI组态寄存器(PCIconfiguration register)里取得此外围装置能够支持的最高连接速度，再自PCIe桥接器与外围装置之间取出双方所能支持的最高连接速度来进行第一次测试，将此最高连接速度设定至PCIe桥接器的相关寄存器之后，重新建立连接。

在连接PCIe桥接器与外围装置之后，执行步骤S435，测试PCIe桥接器是否能存取外围装置。若无法存取，执行步骤S440，将连接速度调降一级。之后重新执行步骤S435，直至可存取为止。

当测试到PCIe桥接器能够存取外围装置时，便以此时的连接速度作为PCIe桥接器的连接速度，之后执行步骤S425，还原PCIe桥接器的总线编号寄存器。接着，在步骤S445中，判断此PCIe桥接器是否为总线信息表格最后一组欲调速的桥接器。若是，代表电脑系统上所有PCIe桥接器需要调速的工作已经完成，并将电脑系统的控制权还给BIOS来继续执行开机自我测试中的其它程序，例如总线列举程序。倘若尚有欲进行调速的PCIe桥接器，返回步骤S405来指定下一组需要调速的PCIe桥接器，以重新调整另一PCIe桥接器的连接速度。

在实际应用中，上述实施例的方法可实施在PCIe架构的软件层(Softwarelayer)或韧件(Firmware)上。

综上所述，上述实施例中，可利用增加算法至对电脑系统进行初始化的韧件(例如BIOS)或软件中，用以进行桥接器连接速度的调整，减低接口设备(例如扩充卡)与系统(例如，服务器、笔记本电脑、台式电脑、市售主机板或是准系统)的兼容性问题。如此作法对所有具备可扩充的PCIe插槽(slot)的系统皆有帮助。并且，在电脑系统开机之后，在执行总线列举程序之前来调整桥接器的连接速度。据此，不仅可避免影响到开机阶段后期系统资源分配及减小对开机流程造成影响，还可确保在开机之后桥接器与外围装置之间的连接无误。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种调整连接速度的方法，应用在执行引导区的程序代码之后并且在执行总线列举程序之前，其特征是，上述方法至少包含下列步骤：

读取总线信息表格来选取目标桥接器；

分配暂时性总线编号给上述目标桥接器；依据上述暂时性总线编号扫描上述目标桥接器的总线是否存在外围装置；

若上述目标桥接器连接上述外围装置，在上述目标桥接器所支持的连接速度与上述外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为上述目标桥接器与上述外围装置的连接速度；

测试上述目标桥接器是否能存取上述外围装置；

若上述目标桥接器无法存取上述外围装置，调降上述连接速度并重新连接上述目标桥接器与上述外围装置；以及

重新执行测试上述目标桥接器是否能存取上述外围装置的步骤，直至上述目标桥接器能够存取上述外围装置；

上述分配暂时性总线编号给上述目标桥接器的步骤包括：设定从属总线编号与第二级总线编号至对应的寄存器中。

2.根据权利要求1所述的调整连接速度的方法，其特征是，在测试上述目标桥接器是否能存取上述外围装置的步骤之后还包括步骤：

若上述目标桥接器能存取上述外围装置，还原上述从属总线编号与上述第二级总线编号对应的寄存器。

3.根据权利要求1所述的调整连接速度的方法，其特征是，上述调整连接速度的方法还包括步骤：

判断上述目标桥接器是否为上述总线信息表格最后一组欲调速的桥接器；以及

若上述目标桥接器不是上述总线信息表格最后一组欲调速的桥接器，读取上述总线信息表格来选取另一目标桥接器。

4.一种电脑系统，其特征是，包括：

中央处理单元，执行引导区的程序代码；

控制芯片，耦接至上述中央处理单元；以及

基本输入输出系统单元，耦接至上述控制芯片，

其中，在上述中央处理单元执行上述引导区的程序代码之后并且在上述基本输入输出系统单元执行总线列举程序之前，上述基本输入输出系统单元读取总线信息表格来选取目标桥接器，上述基本输入输出系统单元分配暂时性总线编号给上述目标桥接器分配，并将上述暂时性总线编号设定至总线编号寄存器中，若上述目标桥接器连接外围装置，在上述目标桥接器所支持的连接速度与上述外围装置所支持的连接速度之间取出共同支持的最高者作为上述目标桥接器与上述外围装置的连接速度，之后，测试上述目标桥接器是否能存取上述外围装置，若上述目标桥接器无法存取上述外围装置，调降上述连接速度并在重新连接上述目标桥接器与上述外围装置之后，重新执行测试上述目标桥接器是否能存取上述外围装置，直至上述目标桥接器能够存取上述外围装置，其中分配暂时性总线编号给上述目标桥接器时，设定从属总线编号与第二级总线编号至对应的寄存器中。

5.根据权利要求4所述的电脑系统，其特征是，上述基本输入输出系统单元依据上述暂时性总线编号扫描上述目标桥接器的总线是否存在上述外围装置。

6.根据权利要求4所述的电脑系统，其特征是，上述基本输入输出系统单元判断上述目标桥接器能存取上述外围装置，则还原上述总线编号寄存器。

7.根据权利要求4所述的电脑系统，其特征是，上述基本输入输出系统单元判断上述目标桥接器是否为上述总线信息表格最后一组需要调速的桥接器，若上述目标桥接器不是上述总线信息表格最后一组需要调速的桥接器，读取总线信息表格来选取另一目标桥接器。