xHCI的简要介绍.doc

xHCI的简要介绍xHCI是英特尔公司开发的一个USB主机控制器接口。它目前主要是面向USB 3.0的，同时它也支持USB 2.0及以下的设备。我们知道USB 2.0主要用的是EHCI，USB 1.1则是OHCI和UHCI。EHCI为了兼容USB 1.1，就将OHCI或UHCI之一集成进自己的规范里，这样我们在设备管理器中就一般能同时看到两种USB主机控制器存在，这种方式名叫Companion（伙伴）模式。现在，xHCI将这种模式完全消除了，它不再和以前的主机控制器规范兼容，一个规范支持所有的USB协议。这样带来的好处多多，很多优点都是EHCI/OHCI/UHCI所没有的或不敢想象的，比如：1. 性能和能效方面能提供更高的效率，如系统空闲时能提供更低的功耗。2. 保证设备级的编程模型与现有的USB软件模型完全一致。这个很重要，相当于是只要替换掉原有的主机控制器和相应控制器驱动及总线驱动，其它的现有设备和驱动都不用作任何修改就可以直接拿来使用了。3. 协议本身对USB规范的依赖不存在了，有作为一个通用主控器的潜质，不仅仅只被限制在USB规范上。4. 减少对主机内存访问次数，特别是在设备空闲时，完全不用访问主机内存，这样，功耗才可以做到更低。5. 去掉了EHCI中的Companion（伙伴）模型，硬件方面估计抛掉了不少包袱，驱动复杂度也应该得到一定程度的降低。6. 系统资源不足的情况下，还可以启动出错恢复模式，让设备牺牲一些性能的情况下能继续工作下去。7. 灵活的硬件定制能力，针对不同的市场作出相应的裁剪。比如虚拟机支持部分就是可选的。8. 可扩展性方面重新定义，面向未来，以后若有USB 4，预计也能应付，不需要再重新定义新的规范。下面是xHCI的一些主要特性：所有USB 3.0特性的稳定支持。 xHCI支持USB3.0的所有特性（废话，它就是为USB3.0而生的，不完全支持它那支持谁）。其中包括新的USB 3.0特性，如异步事务和其它协议中的扩展特性。支持所有的USB设备。支持所有速度的USB设备，包括：USB 2.0 低速、全速和高速设备，以及USB 1.1 低速和全速设备。 系统电源管理。USB3架构重点在省电这一块提高了移动设备电池寿命。USB2 LPM（链路层电源管理）扩展也在xHCI中有支持。当系统空闲时减少电源消耗也是该协议重点关注对象。为原有的USB主机控制器存在的问题提供简单稳定的解决方案。xHCI规范提供了USB主机控制器中已经证明存在的各种问题的解决方案。其中的一些问题已经在规范中就已经解决了，包括：内存thrashing、内存访问效率和与CPU电源管理之间的冲突等。xHCI在架构中提供了新的独有的特性和优化措施来解决已有的问题。 最优化内存访问效率。数据传输模型去除了以前主机控制器当中的基于内存的事务调度机制。它利用传输层的操作来减少执行USB操作所需的平均内存访问次数。减少硬件接口的复杂性。提供了一个简单的接口来让软件为主机控制器提交参数化的传输请求，主机控制器利用它来执行USB事务。这个接口让软件可以在主机控制器在执行命令时异步地添加新的任务，从而避免了软件需要采用各种同步机制。 支持32位和64位地址。在规范实行的生命期内，可以预见到的是xHCI主机控制器被用在超过32位地址内存空间的系统上的机会越来越多。xHCI内在支持多达64位的地址空间。支持虚拟内存。所有的xHCI寄存器和数据结构都是被设计成支持coarse-grain Scatter/Gather的基于内存页的虚拟内存架构。 支持fine-grain Scatter/Gather。这个接口为所有的数据传输支持硬件scatter/gather方法，可以被用来访问虚拟内存页，而且不受内存页大小的限制。xHCI scatter/gather列表包括的缓冲区可以从任意字节偏移处开始和任意字节长度。这个特性可以让xHCI scatter/gather机制在应用层使用，从而减少数据复制次数。支持虚拟化技术。通