第3章 主板與固件模擬

3.1 Intel 440FX主板簡介

3.1.1 i440fx與piix3介紹

Intel 440FX（i440fx）是Intel在1996年發布的用來支持Pentium II的主板芯片，距今已有20多年的歷史，是一代比較經典的架構。雖然QEMU已經能夠支持更先進的q35架構的模擬，但是目前QEMU依然默認使用i440fx架構。本節對物理芯片和實際的QEMU模擬架構進行總體介紹，后面的章節會對QEMU整個芯片進行介紹。

以i440fx為北橋、piix3為南橋的芯片組結構如圖3-1所示。

其中，i440fx北橋包括PMC（PCI Bridge and Memory Controller）以及DBX（Data Bus Accelerator），北橋的作用向上連接多個處理器，向下連接內存以及PCI根總線，該PCI總線可以衍生出一個PCI的設備樹。

piix3南橋主要用來連接低速設備，包括IDE控制器、USB控制器等，各種慢速設備可以通過控制器連接到系統，如硬盤、USB設備等。南橋還會連接ISA總線，傳統的ISA設備可以借此連接到系統。

這里面還有一個需要注意的地方，即中斷控制器I/O APIC是直接連接到處理器，設備的中斷可以通過I/O APIC路由到處理器。

3.1.2 QEMU模擬主板架構

從QEMU官網可以看到圖3-2所示的QEMU主板模擬圖，對比圖3-1，可以發現基本架構是一致的。

在monitor中輸入“info qtree”，可以看到QEMU虛擬機的設備結構，下面是經過簡化的版本。

設備的起點是main-system-bus系統總線，上面掛了hpet和kvm-ioapic等設備，當然，最重要是的北橋I440FX-pcihost，北橋通過系統總線連接到CPU。

北橋的下面連了一條PCI根總線pci.0，大量的設備都掛在了pci.0總線上面。如PIIX4_PM設備用于電源管理，piix3-ide設備是IDE設備的控制器，下面可以掛IDE總線，IDE總線下面可以掛IDE設備，如硬盤等。PCI根總線當然也可以直接掛PCI設備，如e1000、VGA等。PIIX3是PCI轉ISA橋，下面掛了ISA總線，總線下面掛了很多ISA設備。i440FX則表示北橋自身在PCI總線這一側的抽象。

從上面的結構可以看到，總線和設備是交替的，設備只能掛在總線下面，而總線本身也屬于一個設備。

上面介紹的整個PC的系統結構，包括CPU、內存、設備、中斷等，后續都會一一介紹。