[發(fā)明專利]一種基于FPGA的CPU IO中斷性能測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911015215.X
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110781045B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王培培;滕達;王果山;楊林鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 超越科技股份有限公司
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 濟南信達專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 姜明

本發(fā)明公開了一種基于FPGA的CPU?IO中斷性能測試裝置，所述裝置包括串口命令解析單元，中斷源控制單元，中斷源發(fā)生單元以及中斷性能計算單元，其中：串口命令解析單元負責(zé)解析CPU?IO中斷性能測試指令；中斷源控制單元用于根據(jù)寄存器數(shù)值，控制中斷源的發(fā)生次數(shù)與脈沖長度、寬度；中斷源發(fā)生單元用于產(chǎn)生中斷脈沖；中斷性能計算單元用于接收CPU?IO中斷響應(yīng)，并計算當(dāng)前響應(yīng)性能。本發(fā)明測試裝置電路設(shè)計精巧，技術(shù)先進，使用方便簡單，應(yīng)用前景廣闊，實現(xiàn)了對IO中斷性能的高精度測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的CPU?IO中斷性能測試裝置。

背景技術(shù)

CPU與I/O設(shè)備通過硬件接口或控制器相連接，這些接口或控制器都有數(shù)量不等的端口，這些端口有統(tǒng)一的地址編碼，CPU通過這些端口使用輸入輸出指令I(lǐng)N、OUT與外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換。

計算機在執(zhí)行程序過程中，遇到需要處理的事件時，暫停當(dāng)前正在運行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行有關(guān)的服務(wù)程序，處理完后自動返回原程序，這個過程稱為中斷(interrupt)。中斷在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中是一種非常重要的技術(shù)，輸入輸出設(shè)備和主機交換數(shù)據(jù)、分時操作、實時系統(tǒng)、多處理機系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式計算機系統(tǒng)都要用到這種技術(shù)。

近年來隨著集成電路工藝的發(fā)展，CPU的工藝尺寸逐年下降。隨著工藝尺寸的下降，帶來了性能的巨大提升。而CPU?IO中斷性能為CPU一項重要的數(shù)據(jù)指標，其測試的精度對后續(xù)基于該CPU的設(shè)計有著重要的參考作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對CPU?IO中斷性能測試這一問題，利用FPGA設(shè)計了CPU?IO中斷性能測試裝置，從而實現(xiàn)了對IO中斷性能的高精度測試。

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于FPGA的CPU?IO中斷性能測試裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種基于FPGA的CPU?IO中斷性能測試裝置，所述裝置包括串口命令解析單元，中斷源控制單元，中斷源發(fā)生單元以及中斷性能計算單元，其中：

串口命令解析單元負責(zé)解析CPU?IO中斷性能測試指令；

中斷源控制單元用于根據(jù)寄存器數(shù)值，控制中斷源的發(fā)生次數(shù)與脈沖長度、寬度；

中斷源發(fā)生單元用于產(chǎn)生中斷脈沖；

中斷性能計算單元用于接收CPU?IO中斷響應(yīng)，并計算當(dāng)前響應(yīng)性能。

所述測試裝置由FPGA電路構(gòu)成，對外采FPGA作為中斷發(fā)生源，在FPGA內(nèi)部捕獲被測CPU的中斷響應(yīng)，并計算極限中斷響應(yīng)時間。

所述測試裝置內(nèi)部單元工作過程如下：

串口命令解析單元通過串口接收到開始命令后，解析出指令通知中斷源控制單元；

中斷源控制單元接到指令后，進行初始化，設(shè)置中斷個數(shù)和中斷長度初始值，并通知中斷源發(fā)生單元開始發(fā)送中斷脈沖；

中斷脈沖發(fā)送后，中斷性能計算單元接收CPU響應(yīng)的中斷脈沖數(shù)量與響應(yīng)時間，并與發(fā)送的數(shù)量進行比較。

所述中斷性能計算單元接收的中斷脈沖數(shù)量與發(fā)送的如果不一致，則CPU響應(yīng)時間過長，將中斷脈沖寬度擴大，繼續(xù)測試。

所述中斷性能計算單元接收的中斷脈沖數(shù)量與發(fā)送的如果一致，則記錄CPU?IO中斷響應(yīng)時間與相應(yīng)的脈沖寬度，并減小中斷脈沖寬度，再次進行測試，直至中斷脈沖寬度精度達到測試要求的精度，停止測試，并記錄下最小的中斷脈沖寬度與中斷響應(yīng)時間，通過串口返回。

中斷脈沖寬度擴大或中斷脈沖寬度減小采用二分法方式。

所屬測試裝置的具體工作流程內(nèi)容包括如下：