[發明專利]一種高速互聯總線多消息源仲裁器的實現方法

在審

• 申請號: 201410107366.9
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN104035899A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 周恒釗;陳繼承
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域???

?本發提供一種高速互聯總線多消息源仲裁器的實現方法，具體涉及高速互聯總線的多處理器系統中對多個消息源發出的總線數據傳輸占用請求進行快速有效仲裁，從而提高總線傳輸效率的方法。

背景技術

在大部分系統中有限的資源往往帶來多個設備對某一資源的競爭，當競爭的情況發生時一般都采用仲裁器來合理地分配資源。在多處理器系統中，如何合理有效調節系統中各處理器或者是子系統的運行在整個多處理器系統設計的過程中是一個很重要的問題。總線架構是用來達成系統中各個處理器或者子系統的相互通信，包括指令傳送和數據傳送，因此總線架構的設計對于整個系統的協同工作有著至關重要的影響。

總線仲裁方式按仲裁器在系統中的位置分布可分為中央仲裁和分布式仲裁，中央仲裁中常使用菊花鏈仲裁器和采用獨立請求的集中仲裁器。采用菊花鏈方式的仲裁器設備的優先級由設備在系統中的物理位置決定，它以仲裁器設備的距離來決定設備的優先級，距離仲裁器越近，設備優先級越高。低優先級的設備的允許響應信號要通過高優先級設備才能夠得到，因此當高和低優先級設備同時發出請求時，高優先級設備可以阻止低優先級設備得到響應信號。菊花鏈方式實現方式簡單，只需要很少的邏輯就能按照一定優先次序實現仲裁，且易于擴充設備，其缺點是不能保證公正性，有可能出現低優先級的請求永遠得不到仲裁批準導致請求餓死情況，且沿菊花鏈進行總線允許授權的方式信號慢，不利于提高多處理器系統的性能。

采用獨立請求分布式仲裁器的系統，為每個潛在的總線請求者提供單獨的請求和授權信號線，它們都連接到同一的仲裁邏輯模塊上。計數器加權的仲裁優先級判斷方式具有靈活性高的優點，確保每個發起總線請求的設備都有機會得到仲裁批準，且響應速度快，提高了總線傳輸效率。

發明內容

本發明實現了一種高速互聯總線多消息源仲裁器的實現方法，針對多處理器系統中高速互聯總線上多個消息包來源競爭總線的情況，通過分布式仲裁器和時間計數器加權的設計，較好實現各消息源模塊均勻占有總線的策略，改良仲裁效率和總線使用效率。

多處理器系統中高速互聯總線上共掛載N個設備，設備和設備之間通過發送消息包的形式進行通信，總線上每個潛在的使用者，即發送消息包的源設備都分配一個唯一的n位仲裁ID，用于多源仲裁選擇邏輯分解仲裁競爭，其中n為大于或等于log₂N的最小正整數。總線上的所有信號均采用集電極開路OC門輸出，提供信號的線或功能，仲裁邏輯則由純組合邏輯電路構成。

在每個消息源均實現一個獨立的仲裁器，用于本設備發起總線申請和接收總線批準，該仲裁器同樣知曉系統分配給本設備的仲裁ID，其標識為ID(n…1)，同時每個消息源的仲裁器內設有一個t位時間計數器，其值為ATC(k…1)。以ATC(k…1)為高位，仲裁ID(n…1)為低位組成一個m位，其中m=k?+?n，的總線仲裁向量ARbVec(n)：

????ARbVec(m…1)?=?ATC_kATC_k-1…ATC₁ID_nID_n-1…ID₁

若N為總線上最多可連接的設備數，時間計數器的位數t取log₂N的最小正整數。

每個消息源對應的時間計數器按照如下規則計數：在系統初始化時，所有消息源上的時間計數器均清零；在每個仲裁周期，若本消息源贏得總線的所有權，則ATC的值重新清零；若本消息源的仲裁請求沒有贏得批準，則ATC的值加1；若時間計數器已達到最大閾值，則停止加計數，一直等待該消息源贏得仲裁，時間計數器被重新置零。

仲裁策略基于優先權原則，即仲裁向量ARbVec較大者仲裁優先級高。當某個消息源設備有總線請求時，該設備的仲裁器將時間計數器的值ATC以及其仲裁ID組合成仲裁向量ARbVec，發送到仲裁邏輯模塊，仲裁模塊根據仲裁向量ARbVec判斷各消息源設備的仲裁優先級。當ATC值一致時，根據仲裁ID大小確定優先級高低。因為一旦取得總線所有權，ATC將被清零，在下一個仲裁周期該消息源具有最低優先級，而仲裁ID較小的模塊隨著ATC的增大仲裁優先權變高，保證了仲裁的公平性，避免設備請求餓死的情況。