當電腦啟動時，BIOS 或作業系統會偵測每個 PCI 裝置以詢問它需要多少位址空間。然後，它分配適當的空間並告訴每個 PCI 裝置其空間從哪裡開始，以便 PCI 裝置可以回應該範圍內的讀寫請求。
我的問題是為什麼所有設備都需要從同一位址空間分配塊。為什麼不給每個設備一個自己的位址空間呢？
在印刷電路板上，已經有一種「帶外」方式來區分 PCI 設備：IDSEL 線。 這是在 PCI 枚舉期間、在每個裝置分配其空間之前使用的內容。 那麼為什麼不將其也用於枚舉後訪問，並在 PCI 設備上保存一些解碼邏輯呢？會不會以某種方式變慢，或什麼？
答案1
一般來說，他們不需要共享相同的地址空間。分離設備的位址空間正是 IOMMU 的用途，並且出於多種原因可能很有用：
- 它可以安全地允許虛擬機器透過本機驅動程式直接存取實體硬體。
- 它將設備的尋址能力與實體位址空間分離。換句話說，它讓您的裝置只能在實體記憶體中的任何位置（甚至在第一個 4G 以上）進行 32 位元尋址存取資料。
- 它可以讓您更徹底地隔離設備，從而顯著提高系統的安全性。
至於為什麼這不是預設行為，以及為什麼不使用 IDSEL 線，我真的不能說，因為我對 PCI 設計的歷史了解不多。我的第一個猜測是，它最初是為了更容易地將 ISA 卡的驅動程式移植到 PCI（ISA 假定平坦的共用位址空間）。此外，IOMMU 並不是最容易設計的硬件，直到最近才在 x86 平台上廣泛使用（並且仍然不能保證，許多 Intel 晶片仍然沒有它們，並且許多低端 AMD 晶片也不要）。
可能值得指出的是，使用 PCI Express，跨裝置共用位址空間實際上有一個優點，即它可以讓您進行裝置到裝置的傳輸（儘管大多數平台不能正確支援這一點），這可以在使用RDMA 的大型網格設定中非常有用（您可以直接從遠端設備獲取數據，無需遠端系統的作業系統在傳輸設定後進行調解）。
答案2
對於x86系統，CPU本身只能存取兩個位址空間：普通記憶體位址空間和IO位址空間。其他系統可能只有一個位址空間（例如ARM、powerpc等）。從 PCI 設備的角度來看，這兩個位址空間是分開的——使用不同的命令來存取每個位址空間，而橋接器對於每個位址空間都有單獨的配置暫存器。然而，由於CPU只能存取這兩個位址空間，因此所有連接的裝置都必須對應到這兩個位址空間。因此，與其說這是 PCI 的限制，不如說是系統其餘部分架構的限制。
我還應該提到的是，當 PCI 開發時，還沒有 IOMMU 這樣的東西，這是一個相對較新的添加。