一種具有非等時(shí)傳輸結(jié)構(gòu)的片上系統(tǒng)總線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于片上通信領(lǐng)域，尤其涉及一種具有非等時(shí)傳輸結(jié)構(gòu)的片上系統(tǒng)總線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，片上系統(tǒng)需求更多的處理器核、協(xié)處理器核以及更多 的片上外設(shè)。而且多媒體、通信等技術(shù)的快速發(fā)展，要求片上的各設(shè)備之間擁有高速、并行、 實(shí)時(shí)的通信方式。
[0003] 為了追求更高的傳輸速率，系統(tǒng)總線的頻率在不斷提高，但是因?yàn)槎嗪恕⒍嗤庠O(shè)等 更多的功能需求，即使在更精密工藝的支持下，芯片的面積也在不斷的膨脹，這導(dǎo)致片上設(shè) 備傳輸時(shí)間與總線頻率之間的矛盾。當(dāng)前存在的多種總線系統(tǒng)，使用在大面積芯片中的高 頻高帶寬系統(tǒng)上時(shí)，若將數(shù)據(jù)進(jìn)行流水式的傳輸，者將導(dǎo)致使用較多的流水線寄存器，消耗 大量資源；否則只能降低總線時(shí)鐘頻率，這樣就影響總線整體的性能。
[0004] 如果只有一條數(shù)據(jù)總線，當(dāng)兩個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，其他設(shè)備如果希望對(duì)另一 個(gè)設(shè)備進(jìn)行訪問，雖然設(shè)備與設(shè)備之間并不沖突，但是該設(shè)備只能等待，或者允許更高優(yōu)先 級(jí)的設(shè)備打斷當(dāng)前的通信。單數(shù)據(jù)總線限制了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量，對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量要求 較高的系統(tǒng)需要多組設(shè)備之間同時(shí)進(jìn)行通信：只要不是因?yàn)樵O(shè)備產(chǎn)生相關(guān)（例如兩個(gè)主設(shè) 備同時(shí)訪問一個(gè)從設(shè)備），就可以并行的進(jìn)行通信。
[0005] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的某個(gè)系統(tǒng)中片上設(shè)備的連接示意圖，其中從設(shè)備0(從0)只能 由主設(shè)備0和主設(shè)備1訪問，從設(shè)備1、從設(shè)備組2可以被所有主設(shè)備訪問。從設(shè)備0、從 設(shè)備1和從設(shè)備組2可以并行得被三個(gè)不同的主設(shè)備訪問。圖中結(jié)構(gòu)10即總線的簡單示 意?？偩€的仲裁機(jī)制可以使高優(yōu)先級(jí)的設(shè)備優(yōu)先使用總線，于是較低優(yōu)先級(jí)的設(shè)備就需要 等待。若沒有適當(dāng)?shù)姆绞?，?dāng)優(yōu)先級(jí)較高的設(shè)備不斷發(fā)出總線請(qǐng)求，低優(yōu)先級(jí)設(shè)備會(huì)長時(shí)間 得不到總線的使用權(quán)。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)，例如通信系統(tǒng)，需要總線有能力保證一 個(gè)設(shè)備在指定的總線周期之內(nèi)，獲得總線的使用權(quán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明的目的在于，提供了一種片上系統(tǒng)總線，特別是在大面積芯片上不同的主 從設(shè)備之間具有不同的傳輸時(shí)間（時(shí)鐘周期），實(shí)現(xiàn)高速、并行、實(shí)時(shí)的設(shè)備間通信。
[0008] (二）技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，用于主設(shè)備和從設(shè)備之間的通信，包括請(qǐng)求優(yōu)先 級(jí)隊(duì)列、仲裁器組、地址與控制信號(hào)選擇器、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及地址譯碼器；其中，
[0010] 主設(shè)備發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)至地址譯碼器，并發(fā)送對(duì)應(yīng)的地址信號(hào)和控制信號(hào)至地 址與控制信號(hào)選擇器；
[0011] 所述地址譯碼器根據(jù)所述總線請(qǐng)求信號(hào)，向仲裁器組發(fā)送即時(shí)申請(qǐng)向量，同時(shí)將 所述即時(shí)申請(qǐng)向量發(fā)送至請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列；
[0012] 所述請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列將所述即時(shí)申請(qǐng)向量鎖存，生成片選信號(hào)，并將所述片選信 號(hào)發(fā)送至所述互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，生成隊(duì)列申請(qǐng)向量發(fā)送至所述仲裁器組；
[0013] 仲裁器組根據(jù)申請(qǐng)信號(hào)發(fā)出仲裁結(jié)果信號(hào)給地址與控制信號(hào)選擇器，地址與控制 信號(hào)選擇器根據(jù)仲裁結(jié)果信號(hào)選擇主設(shè)備的地址信號(hào)與控制信號(hào)，并傳輸至從設(shè)備；
[0014] 仲裁器組還發(fā)送仲裁結(jié)果信號(hào)至互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)仲裁結(jié)果信號(hào)選擇主設(shè) 備至從設(shè)備方向的數(shù)據(jù)和握手信號(hào)，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還根據(jù)片選信號(hào)控制從設(shè)備至主設(shè)備方向的 數(shù)據(jù)和握手信號(hào)。
[0015](三）有益效果
[0016] 1、本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，在該總線中允許設(shè)備之間的傳輸周期不同，而 總線頻率由其中傳輸時(shí)間較短的設(shè)備決定，傳輸距離多于一個(gè)總線周期的設(shè)備間路徑由多 周期路徑進(jìn)行約束，使得以統(tǒng)一的總線形式，最小的硬件開銷解決了在大面積芯片上總線 頻率與設(shè)備間傳輸時(shí)間的矛盾，總線頻率因此可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求而更高；傳輸時(shí)間短的設(shè) 備之間可以以總線周期進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸；傳輸時(shí)間較長的設(shè)備之間的無需使用流水寄 存器以及總線代理，減少資源消耗。
[0017] 2、本發(fā)明提供的片上系統(tǒng)總線，給出了相應(yīng)總線協(xié)議，該協(xié)議是單邊沿的流水式 總線協(xié)議，該協(xié)議將總線申請(qǐng)、地址和控制信號(hào)的發(fā)送與數(shù)據(jù)的發(fā)送分在兩個(gè)流水級(jí)進(jìn)行 操作，關(guān)鍵是不需要額外的總線申請(qǐng)操作，在申請(qǐng)總線時(shí)給出地址和控制信號(hào)，下一拍根據(jù) 握手信號(hào)接發(fā)數(shù)據(jù)，使得單邊沿操作保證了高總線頻率，流水式操作以及無需額外的總線 申請(qǐng)時(shí)間，保證了即使在總線交接時(shí)的總線效率；特別的，在非突發(fā)傳輸時(shí)，多周期路徑的 主設(shè)備不會(huì)影響總線和從設(shè)備的響應(yīng)效率。
[0018] 3、本發(fā)明提供的片上系統(tǒng)總線，具有請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，以進(jìn)入隊(duì)列的先后決定請(qǐng) 求的優(yōu)先級(jí)，保證了設(shè)備請(qǐng)求響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中片上系統(tǒng)設(shè)備連接的簡單示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的片上系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中仲裁器組的結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中主從設(shè)備之間3對(duì)3全互聯(lián)示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中申請(qǐng)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中主設(shè)備和從設(shè)備的接口框圖。
[0025] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例中主從設(shè)備間一對(duì)一的傳輸時(shí)序圖。
[0026] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例中主線交接時(shí)序圖。
[0027] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)雙周期路徑和一個(gè)單周期路徑的主設(shè)備相互使用總 線進(jìn)行讀寫的時(shí)序圖。
[0028] 圖10本發(fā)明實(shí)施例中是一個(gè)突發(fā)寫時(shí)序以及總線交接時(shí)序圖。
[0029]圖11本發(fā)明實(shí)施例中是兩周期路徑的突發(fā)傳輸時(shí)序圖。
[0030] 圖12本發(fā)明實(shí)施例中是多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭一個(gè)總線的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，包括請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、仲裁器組、地址與控制信號(hào) 選擇器、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及地址譯碼器；主設(shè)備發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)至地址譯碼器，并發(fā)送對(duì)應(yīng)的地 址信號(hào)和控制信號(hào)至地址與控制信號(hào)選擇器；地址譯碼器根據(jù)總線請(qǐng)求信號(hào)，向仲裁器組 和請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列發(fā)送即時(shí)申請(qǐng)向量；請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列將申請(qǐng)信號(hào)鎖存，生成片選信號(hào)，并 將片選信號(hào)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，根據(jù)先進(jìn)先出原則給出每個(gè)從設(shè)備組的申請(qǐng)向量，隊(duì)列 空直接選擇地址譯碼器的結(jié)果作為當(dāng)前周期的申請(qǐng)信號(hào)發(fā)送到仲裁器組；仲裁器組根據(jù)申 請(qǐng)信號(hào)發(fā)出仲裁結(jié)果信號(hào)給地址與控制信號(hào)選擇器，地址與控制信號(hào)選擇器根據(jù)仲裁結(jié)果 信號(hào)選擇主設(shè)備的地址信號(hào)與控制信號(hào)，并傳輸至從設(shè)備仲裁器組還發(fā)送仲裁結(jié)果信號(hào)至 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)仲裁結(jié)果信號(hào)選擇主設(shè)備至從設(shè)備方向的數(shù)據(jù)和握手信號(hào)，互聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)還根據(jù)片選信號(hào)控制從設(shè)備至主設(shè)備方向的數(shù)據(jù)和握手信號(hào)。
[0032] 在一種實(shí)施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個(gè)地址與控制信號(hào)存儲(chǔ)器，所述仲 裁器組還返回一個(gè)授權(quán)信號(hào)給請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，根據(jù)授權(quán)信號(hào)使主設(shè)備的總線請(qǐng)求信號(hào)進(jìn) 入請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，同時(shí)使主設(shè)備的地址信號(hào)和控制信號(hào)進(jìn)入地址與控制信號(hào)存儲(chǔ)器。
[0033] 在一種實(shí)施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個(gè)第一選擇器，當(dāng)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列 為空時(shí)，請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列發(fā)送隊(duì)列空信號(hào)至第一選擇器的控制端，第一選擇器直接選擇主 設(shè)備發(fā)送的地址信號(hào)和控制信號(hào)至地址與控制信號(hào)選擇器，否則，第一選擇器選擇地址與 控制信號(hào)存儲(chǔ)器中的地址信號(hào)和控制信號(hào)至地址與控制信號(hào)選擇器。
[0034] 在一種實(shí)施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個(gè)第二選擇器，當(dāng)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列 為空時(shí)，請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列發(fā)送隊(duì)列空信號(hào)至第二選擇器的控制端，第二選擇器直接選擇地 址譯碼器發(fā)送的申請(qǐng)信號(hào)至仲裁器組，否則，第二選擇器選擇請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)隊(duì)列發(fā)送的申請(qǐng) 信號(hào)至仲裁器組。
[0035] 在一種實(shí)施方式中，仲裁器組包括一個(gè)或多個(gè)仲裁器，仲裁器的數(shù)量與從設(shè)備的 數(shù)量相同。
[0036] 在一種實(shí)施方式中，仲裁器中的仲裁邏輯為優(yōu)先編碼器。
[0037] 在一種實(shí)施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括仲裁結(jié)果寄存器，仲裁器組先發(fā)送所 述仲裁結(jié)果信號(hào)至所述仲裁結(jié)果寄存器，再通過所述仲裁結(jié)果寄存器將仲裁結(jié)果信號(hào)發(fā)送 至所述互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
[0038] 在一種實(shí)施方式中，主設(shè)備在本周期發(fā)送完信號(hào)后，無需等待授權(quán)信號(hào)，在下一個(gè) 周期直接發(fā)送寫數(shù)據(jù)至從設(shè)備，并監(jiān)聽所述從設(shè)備發(fā)送的握手信號(hào)。
[0039] 在一種實(shí)施方式中，片上系統(tǒng)總線通過一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘周期使主設(shè)備發(fā)送的信