用于處理器端設(shè)備中的高效緩存方法及輸入緩沖裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及處理器輸入緩沖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于處理器端設(shè)備中的高效緩存方法及輸入緩沖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]處理器的設(shè)計隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步而變得越來越復(fù)雜，在當(dāng)前的處理器中普遍存在著由多個源設(shè)備向某個端設(shè)備發(fā)送請求的情況。當(dāng)端設(shè)備和源設(shè)備距離比較遠(yuǎn)或處于不同時鐘域時，端設(shè)備的Busy信號則需要多拍才能夠傳遞到源設(shè)備中，因而在源設(shè)備收到Busy信號之前對已經(jīng)發(fā)出的請求必須能夠進(jìn)行有效地存放和正確地處理。在端設(shè)備中添加輸入緩沖便是一種常見的解決上述問題做法，高效的端設(shè)備中輸入緩沖技術(shù)也是提高設(shè)備間傳輸效率的重要環(huán)節(jié)。
[0003]無緩沖片上網(wǎng)絡(luò)是端設(shè)備輸入緩沖技術(shù)的一項重要應(yīng)用，如圖1所示，假設(shè)在無緩沖片上網(wǎng)絡(luò)中通過端設(shè)備A與源設(shè)備B、C和D間的請求通路有3、2和3個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，且端設(shè)備A與源設(shè)備B、C和D間的站間數(shù)目分別為I級站出、I級站出和2級站出，則端設(shè)備A向源設(shè)備B、C和D發(fā)出的Busy信號分別需要2、2和3拍才能有效送達(dá)。當(dāng)端設(shè)備A中輸入緩沖接近閾值時，會向源設(shè)備B、C、D同時發(fā)送Busy信號，源設(shè)備B、C、D接收到Busy信號后將不再發(fā)送請求。顯然，端設(shè)備A發(fā)出Busy信號之后需要接收的來自源設(shè)備B、C和D的請求數(shù)分別為4、3和5，而由于各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用無緩沖策略不存儲請求，故端設(shè)備A中輸入緩沖在發(fā)出Busy之后需要至少能夠接收這12個請求，且必須維護(hù)請求中的寫訪問之間、寫訪問與讀訪問之間的數(shù)據(jù)相關(guān)性。
[0004]傳統(tǒng)的端設(shè)備輸入緩沖如圖2、3所示，包括為多個請求通路1~T設(shè)置的多個子緩沖1~τ，為了維護(hù)前后拍請求之間的數(shù)據(jù)相關(guān)性，各子緩沖共享同一套讀、寫指針1~Τ，請求寫入或讀出時均以行為單位進(jìn)行統(tǒng)一控制，因此傳統(tǒng)的端設(shè)備輸入緩沖存在以下問題:
1)由于該輸入緩沖中，請求寫入或讀出時是以行為單位進(jìn)行統(tǒng)一控制，因此當(dāng)請求寫入時，若某個子緩沖對應(yīng)的請求通路無請求，則該子緩沖雖然沒有寫入請求，但其寫指針仍然向下移動，導(dǎo)致產(chǎn)生“氣泡”現(xiàn)象，造成存儲空間的浪費；
2)由于該輸入緩沖中，子緩沖和請求通路是一一對應(yīng)的，則每一個子緩沖的深度需要至少比Busy信號發(fā)出后該請求通路所能夠發(fā)出的請求數(shù)目多，因此該類的端設(shè)備輸入緩沖中每個子緩沖的深度是由Busy信號發(fā)出后，某個源設(shè)備已經(jīng)發(fā)出和將要發(fā)出的總請求數(shù)的最大數(shù)目決定，會導(dǎo)致存儲空間的浪費；
3)由于該輸入緩沖中，只要存在子緩沖中請求接近閾值即產(chǎn)生Busy信號，如圖3所示，則當(dāng)某個源設(shè)備對應(yīng)的子緩沖I中包含的未處理的請求接近閾值而其他子緩沖并未接近閾值時，端設(shè)備輸入緩沖仍會產(chǎn)生Busy信號，這在源設(shè)備請求發(fā)送不均勻時會導(dǎo)致效率的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)無縫隙存儲請求的用于處理器端設(shè)備中的高效緩存方法及輸入緩沖裝置，具有實現(xiàn)方法簡單、成本低廉、緩存效率與硬件利用率高、硬件開銷小且功耗低的優(yōu)點。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種用于處理器端設(shè)備中的高效緩存方法，步驟包括:
1)在端設(shè)備中依次設(shè)置多個相同結(jié)構(gòu)的用于緩沖請求的子緩沖；
2)接收各源設(shè)備發(fā)送的請求并統(tǒng)計每拍接收到的請求數(shù)；每拍根據(jù)請求數(shù)控制將接收到的各請求按行順序分別依次循環(huán)的寫入或讀出各子緩沖中；當(dāng)各子緩沖中請求數(shù)總和大于預(yù)設(shè)閾值時，產(chǎn)生Busy信號發(fā)送至各源設(shè)備。
[0007]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟2)中每拍將接收到的各請求按行順序分別依次循環(huán)的寫入或讀出各子緩沖中的具體實施步驟為:
2.1)每拍執(zhí)行時，控制將上一拍執(zhí)行結(jié)束位置的下一個子緩沖作為起始子緩沖，并從起使子緩沖開始依次循環(huán)的取η個目標(biāo)子緩沖執(zhí)行寫入或讀出請求操作，其中η為所述請求數(shù)；
2.2)各目標(biāo)子緩沖按照當(dāng)前對應(yīng)的存儲位置指針寫入或讀出請求后，更新各目標(biāo)子緩沖的存儲位置指針。
[0008]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟2.1)的具體實施步驟為:
2.11)獲取當(dāng)前拍的起始子緩沖位置指針，根據(jù)所述起始子緩沖位置指針以及當(dāng)前拍的請求數(shù)生成控制各子緩沖的使能信號，使從起始子緩沖開始依次循環(huán)的共η個子緩沖使能有效，其中η為所述請求數(shù)；
2.12)控制使能有效的子緩沖執(zhí)行寫入或讀出請求，并更新起始子緩沖位置指針為當(dāng)前拍執(zhí)行結(jié)束位置的下一個子緩沖以用于下一拍執(zhí)行。
[0009]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟2.11)中生成控制各子緩沖的使能信號的具體實施步驟為:
2.111)產(chǎn)生一個各數(shù)據(jù)位與各子緩沖一一對應(yīng)的使能信號，并初始化所述使能信號的各數(shù)據(jù)位中高位為0、低位為1，且其中為I的數(shù)據(jù)位的個數(shù)與所述請求數(shù)相等，得到初始使能信號；
2.112)對初始使能信號循環(huán)移位M位，所述M為將最低位移至起始子緩沖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)位所需要移動的次數(shù)，得到最終使能信號，所述最終使能信號中為I的數(shù)據(jù)位對應(yīng)的子緩沖為使能有效。
[0010]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟2.2)中更新各目標(biāo)子緩沖的存儲位置指針的具體實施步驟為:獲取當(dāng)前拍各子緩沖所處的行位置指針，將所述行位置指針增加I更新得到各目標(biāo)子緩沖的存儲位置指針。
[0011]一種利用上述高效緩存方法的輸入緩沖裝置，包括:
請求緩沖模塊，包括依次設(shè)置的多個相同結(jié)構(gòu)的用于緩沖請求的子緩沖；
請求管理模塊，用于接收各源設(shè)備發(fā)送的請求并統(tǒng)計每拍接收到的請求數(shù)，輸出至寫入與讀出控制模塊；
寫入與讀出控制模塊，用于每拍根據(jù)請求數(shù)控制將接收到的各請求按行順序分別依次循環(huán)的寫入或讀出各子緩沖中； Busy產(chǎn)生模塊，用于當(dāng)各子緩沖中請求數(shù)總和大于預(yù)設(shè)閾值時，產(chǎn)生Busy信號發(fā)送至各源設(shè)備。
[0012]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述寫入與讀出控制模塊包括用于執(zhí)行寫入控制的請求寫入控制單元、以及用于執(zhí)行讀出控制的請求讀出控制單元；所述請求寫入控制單元、請求讀出控制單元均包括一個使能控制電路以及一個行控制電路，所述使能控制電路用于每拍執(zhí)行時，控制將上一拍執(zhí)行結(jié)束位置的下一個子緩沖作為起始子緩沖，并從起使子緩沖開始依次循環(huán)的取η個目標(biāo)子緩沖執(zhí)行寫入或讀出請求操作，其中η為所述請求數(shù)；所述行控制電路用于各目標(biāo)子緩沖按照當(dāng)前對應(yīng)的存儲位置指針寫入或讀出請求后，更新各目標(biāo)子緩沖的存儲位置指針。
[0013]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述請求寫入控制單元、請求讀出控制單元均還包括一個分別與使能控制電路以及行控制電路連接的指針控制電路，所述指針控制電路用于每拍執(zhí)行時將當(dāng)前存儲的起始子緩沖位置指針以及各子緩沖存儲位置所在的行位置指針分別輸出至所述使能控制電路、行控制電路，并根據(jù)請求數(shù)更新所述起始子緩沖位置指針為當(dāng)前拍執(zhí)行結(jié)束位置的下一個子緩沖以用于下一拍執(zhí)行、更新所述行位置指針為當(dāng)前拍執(zhí)行結(jié)束位置的下一個子緩沖中存儲位置指針?biāo)诘男小?br>[0014]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述請求寫入控制單元還包括請求排序電路，所述請求排序電路與所述使能控制電路的輸出端連接；所述請求排序電路用于將源設(shè)備發(fā)送的各請求按照對應(yīng)的使能信號進(jìn)行排序，得到排序后的請求序列輸出至各子緩沖。
[0015]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述請求緩沖模塊包括用于緩沖讀請求的讀請求緩沖單元、用于緩沖寫請求的寫請求緩沖單元；所述請求管理模塊包括請求識別與統(tǒng)計單元以及管理FIFO單元，所述請求識別與統(tǒng)計單元用于識別源設(shè)備發(fā)送的請求類型并統(tǒng)計其中讀請求、寫請求的個數(shù)，通過管理FIFO單元存儲每拍統(tǒng)計得到的讀請求、寫請求的個數(shù)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
I)本發(fā)明通過按每拍到達(dá)的讀寫請求數(shù)，將源設(shè)備的請求依次循環(huán)的寫入各子緩沖中，使得子緩沖與各請求通路分離，實現(xiàn)無間隙地緩存，避免了請求存儲至輸入緩沖時產(chǎn)生空存儲的“氣泡”情況，提高硬件利用率，因而也降低了子緩沖的深度，顯著的減少了輸入緩沖的面積同時降低功耗。
[0017]2)本發(fā)明在只有緩沖存放請求的總深度接近閾值時才會產(chǎn)生Busy信號，相比較傳統(tǒng)的輸入緩沖需要在任意子緩沖接近閾值就會產(chǎn)生Busy信號，Busy信號產(chǎn)生時機(jī)晚，能夠有效提高緩存效率。
[0018]3)本發(fā)明進(jìn)一步通過起始子緩沖位置指針以及各子緩沖存儲位置所在的行位置指針構(gòu)成全局指針，由全局指針帶動各子緩沖的存儲位置局部指針，各子緩沖在局部指針的控制下執(zhí)行讀寫操作，能夠有效的實現(xiàn)請求的無間隙地存儲。
【附圖說明】