PCIe · 系統與規格閱讀 / CHAPTER 2

讀取設定空間與尋找 Capability

從 Header Layout 選對欄位圖，沿 Capability 清單查詢裝置序號，再用混合屬性案例學習組成寫值。

繁體中文 · 規格與情境推演2026-10-28

先選清單，再把序號讀出來

選擇步驟後，圖中對應的元件與下方解說會加上重點標示。完整圖與所有解說會持續顯示；也可用方向鍵切換步驟。

先讀兩種入口的差別，再沿右側完成 DSN 查詢。左側是對照，並非必須先走完它才能開始右側。

兩個入口，沿正確清單找到序號傳統與延伸清單分別從自己的入口開始；找到DSN後才從目前結構起點加資料位移。Function 03:00.0同一份設定空間傳統清單0x34 → 0x40延伸清單從 0x100 開始Null → PCIe → MSI-X0x50 → 0x70 → 0xD0AER → DSN0x100 → 0x180讀取序號資料起點+0x04／起點+0x08按目標功能選清單Next：從 Function 起點算Next=0x180ID=0003h; Version=1
作者的清單查詢圖；兩條支線表示兩種入口。Next 使用 Function 內的 byte offset；資料欄位則使用目前結構的相對位移。
MSI-X
Message Signaled Interrupts Extension，表格式訊息中斷
AER
Advanced Error Reporting，進階錯誤回報

沿用前章已找到的裝置功能，本章要讀出它提供的裝置序號。查詢先從設定空間選對清單，再沿指標找到能力結構，最後讀取資料欄位並解釋位元組順序。這條路徑也能用來理解其他能力的查詢。

  1. 選定 Function 與正確入口

    普通 Type 0 Endpoint；平台能存取完整設定空間，讀取成功且快照穩定。

    先用 Segment 與 BDF 選定設定對象，再以 byte offset 選擇其中的位置。傳統清單與 Extended Capability（延伸能力）清單各有入口。

    BDF
    Bus／Device／Function，匯流排、裝置與功能識別

    Base 6.0 §7.2／Figure 7-3、§7.6.1／Figure 7-42，文件頁／PDF 頁 905–906、1009。

  2. 用傳統清單看懂 Next 的用途

    此處作為清單格式的對照；本次序號查詢使用右側的延伸清單。

    傳統清單的 Null Capability 是沒有功能資料的節點。其 ID=0 仍須依 Next Pointer（下一項位置）繼續到 0x70；這一路沒有接到延伸清單。

    Base 6.0 §7.9.27／Figure 7-384／Table 7-336，文件頁／PDF 頁 1315。

  3. 從延伸清單找到序號結構

    AER 是進階錯誤回報結構；本例不支援 Flit Mode，因此使用其 Version 2。

    AER
    Advanced Error Reporting，進階錯誤回報

    在 0x100 讀 Header，分出 ID、Version 與 Next。沿 Next=0x180 到下一項，確認 DSN（Device Serial Number，裝置序號）ID=0003h、Version=1。

    Base 6.0 Figures 7-43／7-154／7-242、Tables 7-39／7-134／7-221，文件頁／PDF 頁 1010、1112、1206。

  4. 以目前結構起點取得資料

    DWORD 是四個 bytes。這組序號數值只示範重組，不宣稱已配發，也不用來認證硬體。

    DSN 是提供裝置序號的能力。由目前起點 0x180 加 0x04、0x08，讀取低、高 DWORD，再依 Table 7-222 的位元組對映重組序號。

    Base 6.0 Figures 7-241–7-243／Tables 7-221–7-222，文件頁／PDF 頁 1205–1207。

圖中元件

Function：本次的設定對象

本次固定查詢 0000:03:00.0 的設定空間。

基本責任

每個 Function 各有設定空間；byte offset 只在選定的 Function 內定位。

DSN：裝置序號能力

在 0x180 確認結構後，才讀它的兩個資料 DWORD。

基本責任

DSN 為可選能力；一般多功能 Device 中有實作的各 Function 必須回報相同序號。

先回想兩個步驟：Segment 與 BDF 選定要查的功能，Header Layout 與 Device/Port Type 說明它採用的結構與角色。這裡從相同對象繼續往設定空間內部找。

BDF
Bus／Device／Function，匯流排、裝置與功能識別

1. 同一個 offset，先問它從哪裡算起

選定 Function 之後，它的 PCIe Configuration Space（設定空間）提供 4096 bytes 的位置。前 256 bytes 保留 PCI 相容布局，其後是 Extended Configuration Space（延伸設定空間）。本章的 byte offset 都只描述這份設定空間內的位置；CPU 實際執行存取所需的平台位址另由存取機制提供。

設定空間的三個閱讀區域000至03F為標頭，040至0FF放傳統Capability等內容，100至FFF為Extended Configuration Space。傳統清單入口在標頭034，Extended清單由100開始。圖不按容量比例。Configuration Header0x000–0x03F0x034：傳統清單入口傳統 Capability 等內容0x040–0x0FFPCIe Capability 在此區Extended Configuration0x100–0xFFF0x100：Extended 清單入口同一個已選定的 Function前 256 bytes：PCI 相容區後 3840 bytes：延伸區示意圖不按容量比例繪製；空白位置不代表可自行放入新結構。
自製閱讀地圖，依 Base 6.0 Figure 7-3（p.906）、Figure 7-4（p.916）與 Figure 7-42（p.1009）整理。

例如，0x34 是從 Function 設定空間起點計算的 Capabilities Pointer；某個結構標示的 Offset 04h，則可能是從該結構起點計算。先確認原圖畫的是整份設定空間，還是其中一個結構，再做加法。

設定空間透過記憶體映射存取，就等於裝置的 Memory BAR 嗎？

BAR
Base Address Register，基底位址暫存器

不等於。ECAM（Enhanced Configuration Access Mechanism）把 CPU 對指定記憶體範圍的存取轉成 Configuration Request；BAR 則描述裝置所需的資源。兩者都可能從 CPU 的記憶體位址發起，目的與轉換方式卻不同。

BAR
Base Address Register，基底位址暫存器

查詢介面還必須能存取所需範圍。PCI 相容存取機制只涵蓋前 256 bytes；不能用它沒有提供的能力，推論 0x100 之後的功能不存在。ECAM（將 CPU 記憶體存取轉成設定要求的機制） 的平台基址與可用 Bus 範圍要由平台提供，本章不自行猜一個實體位址。

規格依據與存取限制

Base 6.0 §7.2–§7.2.2.2，pp.905–909；Table 7-1（pp.907–908）列出 ECAM 位址中的 Bus、Device、Function 與 Register 部分。跨 DWORD 邊界或使用鎖定語意的 CPU 存取，不保證能由 Root Complex 轉成 Configuration Request（pp.907、909）。本章使用自然對齊、大小明確的設定讀取。

同一個 offset，為什麼兩個 Function 的欄位不同？

先讀所選 Function 在 0x0E 的 Header Type Register（標頭類型暫存器），以 bits 6:0 的 Header Layout 選圖。Type 0 的配置看 Figure 7-10；代表 Root Port 或 Switch Port 的 Type 1 配置看 Figure 7-14。兩張圖的橫向位置是 bit，最右側是從 Configuration Space 起點算的 byte offset。

同一個 byte offset 在兩種 Header 中的用途
offsetType 0Type 1（Root／Switch Port）
0x10–0x14Base Address Registers（BAR，資源基底暫存器）的一部分此 Port 的 BAR 0、BAR 1
0x18BAR 區域的一部分Primary、Secondary、Subordinate Bus Number 等欄位
0x20BAR 區域的一部分Memory Base 與 Memory Limit

例如，看到 0x18 的 32-bit 讀值後，先取得同一 Function 的 Header Layout；選到 Type 1 才把其中對應的 bytes 解作 Bus Number。Type 0 的同一位置則屬於 BAR 區域。再查具體 BAR 的型態與欄位定義，才能解讀其用途。Type 1 的 Bus Number 用於安排下游搜尋範圍，Memory Base／Limit 描述資源視窗；完整配置與路由分別接到 Chapter 3 和 Chapter 4。

Header Type 的 bit 7 與 bits 6:0 要分開讀。以本章假設值 0x80 為例，Layout 為 Type 0，bit 7 表示 Device 可能有多個 Function，還需進一步查詢。VF 有不同適用規則，本例不納入。Header Layout 與 Configuration Request 的 Type 0／Type 1 封包分類也各有定義。

VF
Virtual Function，虛擬功能

閱讀位置：Base 6.0 §7.5.1.1.9、Figure 7-8／Table 7-7（文件頁／PDF 頁 924–925）；Figure 7-10（p.928）；Figure 7-14 及其適用說明（p.936）。先從 Header Type 選圖，再讀該圖的 offset 與對應欄位說明。

2. 想查某項功能，要先走哪一份清單？

先在指定版本的規格中找到目標功能的正式結構。本章要找 Device Serial Number，它屬於 Extended Capability；先前用過的 PCI Express Capability 則屬於前 256 bytes 的傳統清單。確認分類後，才使用相應入口與 Header 格式。

兩份清單的差異
比較項目傳統 CapabilityExtended Capability
設定空間內的入口先看 Status.Capabilities List，再讀 Header 的 Capabilities Pointer；本章 Type 0／1 在 0x34。從 0x100 的 32-bit Header 開始，不接在傳統清單尾端。
識別與下一項一般開頭的低 byte 是 8-bit ID，高 byte 是 8-bit Next Pointer。bits 15:0 為 ID，19:16 為 Version，31:20 為 Next Offset。
下一項的基準Function 設定空間起點；不是目前結構起點。同樣從 Function 設定空間起點計算。取出後要遮掉低 2 bits。
清單結束Next Pointer 為 0。ID 為 0 的 Null Capability 仍可能有下一項。Next Offset 為 0。若完全沒有 Extended Capability，0x100 的 Header 依規格回報 ID、Version、Next 全為 0。
這張表的來源與例外

Base 6.0 §7.5.1.1.4，Figure 7-6／Table 7-5（pp.921–922）；§7.5.1.1.11（p.926）；傳統 Header 例見 Figure 7-22／Table 7-18（p.953）。Extended 格式見 §7.6–§7.6.3、Figures 7-42／7-43、Table 7-39（pp.1008–1010）。Null Capability 見 §7.9.27、Figure 7-384／Table 7-336（p.1315）。RCRB 的起點與空清單規則不同，本章沒有把它納入。

3. 清單中出現 ID = 0，就可以停止了嗎？

傳統清單的假設讀值
Function 內 byte offset讀取寬度讀值這次查詢的用途
0x0E8 bits0x80Header Layout 為 Type 0；bit 7 表示 Device 可能有多個 Function。
0x0616 bits0x0010Status bit 4 為 1，有 Capability 清單。
0x348 bits0x40第一項位於 0x40。
0x4016 bits0x5001ID 01h：Power Management；下一項 0x50。
0x5016 bits0x7000ID 00h：Null Capability；下一項 0x70。
0x7016 bits0xD010ID 10h：PCI Express Capability；下一項 0xD0。
0xD016 bits0x0011ID 11h：MSI-X；Next 為 0，清單結束。
MSI-X
Message Signaled Interrupts Extension，表格式訊息中斷

案例推演：入口為 0x40 & 0xFC = 0x40。每次讀取 16 bits 後，以 value & 0xFF 取 ID，以高 8 bits 對應的 (value >> 8) & 0xFC 取得下一項的位置。

0x40 → PM → 0x50 → Null → 0x70 → PCIe → 0xD0 → MSI-X → 結束
在 0x50：ID = 0x7000 & 0xFF = 0
         Next = (0x7000 >> 8) & 0xFC = 0x70

在 0x50，Null Capability 的 ID 表示這個節點沒有功能資料，Next 卻仍指向 0x70，所以繼續走到 PCIe 與 MSI-X。完成這條傳統清單後，序號查詢仍應回到延伸清單的獨立入口；兩份清單各自描述所屬能力。

本例的 MSI-X 結構存在，也不代表中斷已啟用。能力的存在、控制位設定及目前是否能使用，仍是不同問題；MSI-X 的設定流程留到中斷章。

本例 ID 與指標的核對位置

PM：§7.5.2.1，Figure 7-18／Table 7-14，p.945。Null：§7.9.27，p.1315。PCIe：§7.5.3.1，Figure 7-22／Table 7-18，p.953。MSI-X：§7.7.2.1，Figure 7-59／Table 7-48，pp.1021–1022；啟用位另見 Table 7-49，p.1022。起始指標低 2 bits 的遮罩規則見 p.926；配置資料採小端序，見 §7.5.1.1，p.916。

4. 要找 Device Serial Number，依序翻哪幾張圖？

  1. 確認入口
    Figure 7-42／§7.6.1：Extended 清單由設定空間 0x100 開始。
  2. 解開清單 Header
    Figure 7-43／Table 7-39：讀 32 bits，分出 ID、Version 與 Next。
  3. 確認目標與資料位置
    Figure 7-242／Table 7-221：DSN 的 ID 為 0003h；Figure 7-241：序號位於結構起點 +0x04、+0x08。

DSN 是 Device Serial Number 的縮寫。這是可選的 Extended Capability，不是每個 Function 都必須提供，也不是每個 Function 各自擁有不同序號。

Extended 清單與序號的假設讀值
Function 內 byte offset讀取寬度讀值解讀
0x10032 bits0x18020001AER：ID 0001h、Version 2；下一項 0x180。
0x18032 bits0x00010003DSN：ID 0003h、Version 1；Next 為 0。
0x18432 bits0x33221100Serial Number Register 的 Lower DW。
0x18832 bits0x77665544Serial Number Register 的 Upper DW。
DW
Double Word，4 bytes的資料單位
header = 0x18020001
ID      = header & 0xFFFF          = 0x0001
Version = (header >> 16) & 0xF     = 2
Next    = (header >> 20) & 0xFFC   = 0x180

案例推演：從 Header 取出的 Next 已經是 Function 內的 byte offset，因此下一筆直接讀 0x180。DWORD 對齊表示低 2 bits 為 0，無須再乘 4。確認 ID 0003h、Version 1 後，才由目前 DSN 起點加上資料位移，得到 0x180 + 0x04 = 0x184 與 0x180 + 0x08 = 0x188。

兩個 DWORD 拼起來，就是平常書寫的 EUI-64 順序嗎？

先分清楚「Register 整數」與「識別碼的位元組順序」。本例組成的 Register 整數是 (0x77665544 << 32) | 0x33221100 = 0x7766554433221100。Table 7-222 另外規定，Register bits 7:0 對應 EUI bits 63:56，接著依 byte 對映；因此本例按 EUI 的高位元組到低位元組書寫時，是 00-11-22-33-44-55-66-77。

這組數字只示範資料重組，不主張是已配發或可以拿去使用的產品序號。真實 DSN 必須符合 Table 7-222 的 IEEE 公司識別碼與製造商延伸識別碼規則。序號也不能單獨當成身分認證證據。

DSN 的範圍還要讀 §7.9.3：一般多功能 Device 若實作這項能力，Function 0 必須實作；其他有實作的 Function 必須回報相同值。因此，找到相同 DSN 不能用來區分同一個 Device 的 Function 0 與 Function 1；目前的設定對象仍由 Segment 與 BDF（Bus、Device、Function 識別號） 選定。

原文定位與版本條件

清單：§7.6–§7.6.3，Figures 7-42／7-43、Table 7-39，pp.1008–1010。AER Header：§7.8.4.1、Figure 7-154／Table 7-134，p.1112；支援 Flit Mode 時須用 Version 3，本例已排除該情況。DSN：§7.9.3–§7.9.3.2，Figures 7-241–7-243、Tables 7-221／7-222，pp.1205–1207。RCiEP、PF／VF 有另外規則，本例不適用。Table 7-39 允許向前相容的更高 Capability Version，不能把「只接受等於 1」寫成所有版本的通用搜尋規則。

5. 讀到一個欄位，就能把原值寫回去嗎？

讀取欄位定義時，也要看表格的 Attributes（存取屬性）。這一欄說明軟體寫入會觸發什麼行為。能力查詢只需要讀取；若另有修改需求，先按屬性與當前條件組成寫值，避免把查詢所得的狀態直接回寫。

先認識會直接影響判讀的存取屬性
屬性讀值與寫入的意義常見誤判
RO軟體不能改寫；若欄位明確反映硬體狀態，值仍可能隨執行狀態改變。唯讀不等於永遠不變。
RW軟體可設定或清除，仍須遵守該欄位的額外條件。可寫不代表任何時刻、任何值都合法。
RW1C讀取狀態；寫 1 清除對應狀態，寫 0 沒有效果。把讀值原樣寫回，可能清掉原本想保留的事件。
RsvdP保留且保存。此版本讀為 0，寫入時軟體必須保存讀到的值。不能自行借來存資料。
RsvdZ保留且寫零。此版本讀為 0，寫入時軟體必須使用 0。不能對所有 Reserved 都套相同的讀改寫方式。
規格依據

Base 6.0 §7.4，Table 7-2，pp.913–915；本表取 RO、RW、RW1C（寫入一才清除對應狀態）、RsvdP（寫入時須保存讀值的保留欄位）、RsvdZ（寫入時須為零的保留欄位） 的語義。HwInit 與 Sticky 類型另有初始化和 Reset 條件，留到相關章節使用，不把未列在此表的類型視為等同 RW。

6. 找不到時，怎麼分清「不存在」與「還不知道」？

把查詢結果寫成可核對的結論
實際取得的證據可以怎麼記錄？仍不能推論什麼？
在正確清單中找到目標 ID，且已核對版本與類型。此 Function 暴露該 Capability；可繼續讀其定義欄位。不能直接宣告功能已啟用、工作已完成。
成功走完適用的清單，Next 為 0，沒有找到可選的目標。這份有效清單沒有暴露目標 Capability。不能因此宣告整張卡、其他 Function 都不支援。
有效讀取 0x100 得 0x00000000。依 §7.6.1，這個 Function 沒有 Extended Capability。不能把同樣規則套到傳統清單的 Null ID。
存取介面不支援延伸區，或這次讀取失敗。尚未取得可用的查詢結果。不能拿失敗後的 buffer 當成「支援位元全為 0」。
指標循環、超出範圍，或資料與必要結構矛盾。清單無法可靠解析，保留異常位置與讀值。不能假裝正常走到結尾。

最後一列整理教材採用的解析檢查：記下走過的 offset，檢查位置範圍與對齊，並辨認是否重訪同一節點。清單位置可以往前或往後；重訪才是循環檢查的依據。遇到無法可靠解析的資料時，保留異常位置與讀值，再釐清原因。

同樣地，成功讀到 0 不保證那裡是一個有意義的欄位。Base 6.0 §7.3.3（p.913）規定，在沒有其他需回報錯誤的情況下，對未實作 Register 的設定讀取成功回傳 0。位置與格式必須先由標頭、Capability 或明確的 Register 定義建立，不能靠讀值看起來合理來猜。

7. 串接一次完整的序號查詢

回到完整序號查詢：先選定 0000:03:00.0，從 0x100 進入延伸清單，沿 Next 找到 0x180 的 DSN，再讀 0x184 與 0x188。最後按序號定義重組位元組，並保留它在多功能 Device 中的共用範圍。以下延伸說明分別改動指標、資料位置與屬性。

讀到 0x50 的值是 0x7000，下一步是停止、讀 0x70，還是讀 0xC0？

讀 0x70。ID 0 是傳統 Null Capability，Next 0x70 從設定空間起點計算。0xC0 是把目前位置錯加上 Next 的結果。（Figure 7-384／Table 7-336，p.1315；各 Next Pointer 的定義見清單來源。）

Extended Header 改成 0x24010003，DSN 資料要到 0x244 讀嗎？

先問這個 Header 是在哪裡讀到的。若仍在 0x180，ID 0003h 代表目前這一項就是 DSN，資料仍在 0x184 與 0x188；0x240 是下一項的位置。只有目前結構真的位於 0x240，Lower DW 才在 0x244。（Figures 7-241／7-243，pp.1205–1206；Table 7-39，p.1010。）

同一個 Device 的兩個 Function 回報相同 DSN，是規格違反嗎？

不是。本章的一般多功能 Device，其他有實作 DSN 的 Function 必須回報與 Function 0 相同的值。DSN 不能拿來代替 BDF 的 Function 部分。（§7.9.3，p.1205。）

某個狀態是 RO，兩次讀值不同，就代表裝置壞了嗎？

不能這樣判定。先查欄位是否明確反映會變動的硬體狀態。RO 限制的是軟體改寫，並不禁止硬體依定義更新狀態。（Table 7-2，p.914。）

8. 查詢入口本身是怎麼找到的？

本章從一個已知存在的 Function 開始。接著的 Chapter 3 會往前追問：系統還不知道有哪些 Bus 和 Function 時，如何安排搜尋路徑？原本尚未配置的 Bridge，又如何逐步成為可查詢的下游入口？

版本與來源

本章以使用者提供的 PCI Express Base Specification Revision 6.0（6.0-1.0-PUB）為依據。各節附精確圖表與頁碼；所有讀值、拓樸位置與解析檢查均已區分為教學假設或作者的檢查方法。查核日期：2026-10-28。原始 PDF 不隨教材散布。