[發明專利]一種嵌入式系統中基于SPM的輸入輸出緩沖實現方法有效

申請號：	201210440575.6	申請日：	2012-11-07
公開（公告）號：	CN102890658A	公開（公告）日：	2013-01-23
發明（設計）人：	胡威;張凱;陳建勛;劉小明;劉俊;郭宏;鄒代坤;袁知輝;彭智偉;李寧	申請（專利權）人：	武漢科技大學
主分類號：	G06F12/08	分類號：	G06F12/08;G06F1/32
代理公司：	武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222	代理人：	張火春
地址：	430081 ***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種嵌入式系統基于 spm 輸入輸出緩沖實現方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于嵌入式系統技術領域。具體涉及一種嵌入式系統中基于SPM的輸入輸出緩沖實現方法。

背景技術

SRAM的英文全稱是“Static?RAM”，翻譯過來就是“靜態隨機存儲器”，主要用于制造高速緩沖存儲器（cache）。這種靜態隨機存儲器不需要通過定時的刷新電路，就可以保證其存儲的內容。與其相對應的DRAM，即“Dynamic?RAM”（動態隨機存儲器）常被用作內存，需要通過定時的刷新電路每隔一段時間對其進行刷新充電，才能保證其內保存的數據不會丟失。但是靜態隨機存儲器的造價和集成度都是限制其大小和使用的因素。

由于靜態隨機存儲器具備較好的讀寫性能，所以在計算機系統內有它的特定用途。目前靜態隨機存儲器有幾種用法：一種是置于中央處理器與主存之間的高速緩存，即為通常所說的高速緩沖存儲器；另一種是插在卡槽上作為擴充用的高速緩存。還有為了加速中央處理器內部數據的傳送，在中央處理器的內部也設計有高速緩存，所以在奔騰處理器就有一級高速緩存和二級高速緩存的概念，一般一級緩存是建在中央處理器的內部，二級緩存是集成在中央處理器的外部。顯然，速度快和不需要定時刷新是靜態隨機存儲器最大的優點，但是也有相應的缺點，就是價格高和體積大，所以在主板上還不能作為用量較大的主存。

由于Cache體系結構的設計主要是為了一般的計算機系統，為提高系統運行表現而設計的。Cache對于傳統的多媒體應用程序的數據存取模式的表現非常不盡如人意。在嵌入式計算為目的的很多設計中，人們越來越多的傾向于采用軟件管理片內的內存。我們所知道的ScratchPad?Memory（簡稱SPM）存儲單元就是軟件管理的片內靜態隨機即存儲器單元的一個例子。

其次，雖說Cache和SPM都是用靜態隨機存儲器元件制造而成的，它們的運行行為差異比較大。高速緩沖存儲器運行時需要對地址標記位作比較，因此需要消耗大量的片上空間和能耗。為了減少或者避免這種比較過程帶來的能耗，引入SPM在節能方面有其先天的優勢，因為SPM是軟件可編程的，它的行為是由開發人員自行定義的，可以給嵌入式系統降低一定量的能耗。

ScratchPad?SRAM存儲器作為集成于中央處理器核心上的一類存儲器，其讀取數據的速度快，可用作處理一些臨時的小量的但又會反復“讀”和“寫”的數據的這么一類存儲器。其位于片內（on-chip），相對于位于片外(off-chip)的“內存”而言，讀寫速度是它的優勢；而相對于同樣位于片內的高速緩沖存儲器（Cache）而言，其軟件可控制，用戶可控制，是它的特征。

目前市場上的高端處理器芯片很多都集成著這樣的片內存儲器，它們都用靜態隨機存儲器制成，或作為L1?L2?Cache，或作為SPM，提供給用戶開發和使用。比較常見的芯片如英特爾公司的PXA27x系列，就集成了這樣的片內存儲器，大小一般是256k左右。

SPM一般都是分塊（bank）的，而塊與塊之間的電源管理是相對獨立的，即SPM的各塊運行時態可能是以下的幾種狀態：

1.?都保持運行狀態；

2.?某一個塊保持運行狀態，另外的塊保持休眠狀態；

3.?若干個塊保持運行狀態，另外的塊保持休眠狀態；

4.?都保持休眠狀態。

而對于SPM的電源管理可以通過設置相應寄存器的位來簡單的完成，以此達到盡量的節約運行著的嵌入式系統的能耗，這個設計也是動態隨機存儲器所達不到的，因為動態隨機存儲器需要保證其刷新才能保證存儲在其中的內容，無法進入休眠狀態。

????在嵌入式系統的輸入輸出子系統中，一般是使用內存作為輸入輸出數據處理的緩沖，由于內存采用動態隨機存儲器或者其他慢速外部存儲制造，內存的訪問速度較慢，能耗也較高。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種能提高輸入輸出處理速度和降低輸入輸出處理過程中的存儲訪問功耗的嵌入式系統中基于SPM的輸入輸出緩沖實現方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

1）SPM空間劃分