[發明專利]一種基于AHB總線結構的總線監聽方法及裝置

有效

• 申請號: 200910163704.X
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101676887A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 程旭;陸俊林;龐九鳳;佟冬;施云峰
• 申請（專利權）人: 北京北大眾志微系統科技有限責任公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08;G06F13/40
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁 揮;祁建國

技術領域

本發明涉及系統芯片(System-on-Chip，以下簡稱為SoC)中保證緩存 (Cache)一致性的總線監聽技術，特別是一種基于AHB(Advanced High-performance?Bus)總線結構的單處理器SoC芯片的總線監聽方法及裝置。

背景技術

半導體工藝的進步和集成電路設計技術的發展，使得在單一芯片上集成整 個系統的功能部件成為可能。目前，SoC已經成為當今集成電路的主流技術。 SoC結構設計中，保證緩存一致性的方法對于整個系統的性能具有一定的影 響。

在處理器中，Cache保存了主存中的數據副本，如果總線上的主設備訪問 主存，則可能導致Cache中的數據與主存中不一致，產生Cache一致性問題。 為了解決Cache一致性問題，可以采用軟硬件協同的數據保護措施。常見的保 護措施有總線監聽，軟件沖洗或者直接將總線設備的訪存空間設置為不被 Cache緩存，即Non-Cacheable。

總線監聽技術，即隨時監聽總線上的訪存請求，如果訪存請求有可能導致 Cache一致性被破壞，比如總線主設備訪問某個已經存在于Cache中的主存數 據，則通知處理器進行必要的Cache一致性處理，例如將Cache數據回寫內存 或者將此Cache行置為無效，從而保證Cache一致性。

軟件沖洗技術需要Cache提供沖洗(Clean)和無效(Invalidate)等功能， 由軟件負責在總線主設備進行訪存前后進行Cache的沖洗等操作以保證Cache 一致性。軟件沖洗技術經常需要將整個Cache進行沖洗或無效，因此效率較低， 對性能影響較大。

一個更為簡單的方法是將總線主設備可能訪問的內存空間全部設置為不 被Cache緩存，無論是總線主設備還是處理器都直接訪問內存中的數據，因此 不存在Cache一致性的問題。但是，這樣做實際上部分地拋棄了加入Cache 獲取的性能，對于整個系統的性能影響很大。

由此可見，對于一般的SoC系統，在硬件上實現總線監聽機制以保證Cache 一致性可以取得較高的性能。

現有技術在嵌入式微處理器領域內取得的巨大成功，使得基于AHB的總 線結構成為這一領域內最為廣泛采用的總線架構。但是，已有的基于AHB總 線結構的SoC主要采用了軟件沖洗和設置地址空間為不被Cache緩存等策略， 尤其是對于單處理器的總線結構，總線監聽技術尚未存在較為成熟的實現方法 和實例。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于AHB總線結構的總線監 聽方法及裝置，提供了一種高效靈活的總線監聽手段，以保證Cache和主存中 存儲數據的一致性。

為達到上述目的，本發明提供的基于AHB總線結構的總線監聽裝置，用 于AHB總線結構的單處理器系統，其特征在于，所述總線監聽裝置設置于存 儲控制部件與AHB總線之間，用于過濾總線主設備發出的訪存請求，在該總 線監聽裝置監聽命中影響Cache一致性的訪存請求時，通知處理器進行Cache 一致性處理，并阻止引發監聽命中的訪存請求訪問所述存儲控制部件，直至 Cache一致性處理結束。

上述基于AHB總線結構的總線監聽裝置，其特征在于，所述總線監聽裝 置進一步包括：總線監聽部件、監聽通訊部件、處理器交易分發部件及訪存仲 裁部件，其中，

該總線監聽部件，用于監聽總線主設備的訪存請求，并在監聽命中時通過 該監聽通訊部件通知處理器進行Cache一致性的處理；

監聽通訊部件，用于在該總線監聽部件與處理器之間建立通訊；

該處理器交易分發部件，用于發送處理器對主存和總線設備的訪問請求；

該訪存仲裁部件，用于在所述處理器和總線主設備同時訪問所述存儲控制 部件時，進行處理器與總線主設備訪問所述存儲控制部件的權限仲裁。

上述基于AHB總線結構的總線監聽裝置，其特征在于，所述總線監聽部 件還包括：一地址比較邏輯模塊，用于進行輸入訪存地址與Cacheable地址空 間寄存器的比較，并在訪存地址處于Cacheable的地址空間內，則輸出監聽命 中信號。

上述基于AHB總線結構的總線監聽裝置，其特征在于，所述總線監聽部 件還包括：