專利名稱：具有重疊讀寫操作和可伸縮地址流水線化的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息處理系統(tǒng)、操作方法和程序產(chǎn)品。更具體地說，本發(fā)明涉及用于具有重疊讀取/寫入操作和可伸縮地址流水線化的多主導和從屬數(shù)據(jù)傳送的處理局部總線(PLB)架構系統(tǒng)、方法和程序產(chǎn)品。
基于微處理器的系統(tǒng)中央處理單元和其他總線主導機(master)要求對主存儲器存儲單元進行訪問。主存儲器通常與主導機相距至少一個主導機與存儲器總線之間的橋接層次。這種橋接功能是通過一種存儲器控制器而實現(xiàn)的。該存儲器控制器可以是能夠在任何給定的時刻接受和排序幾個不同的存儲器操作的復雜裝置。與存儲器控制相關的問題之一，是動態(tài)隨機存取存儲器或DRAM所固有的起始存儲等待時間。從一個主導機或CPU起始一個讀取請求給主存儲器直到數(shù)據(jù)被返回的時間可能大大超過十幾個總線時鐘周期。這種等待時間對系統(tǒng)的總體性能產(chǎn)生了不利影響。為了對應等待時間對主存儲器讀取的影響，引入了“地址流水線化”的概念，從而使主導機在前一讀取操作完成之前把下一個未決讀取請求提供給存儲器控制器。以此方式，存儲器控制器可以更好地排序和計劃存儲器總線的使用，以減小隨后的未決讀取的總等待時間。另外，與總線相連的其他裝置可以要求將要以它們?yōu)槟康牡氐牟僮?，并適當?shù)胤峙滟Y源，從而使它們的起始等待時間減小。進一步地，通常與讀取和寫入傳送依次地進行操作的判優(yōu)循環(huán)現(xiàn)在可以與正在進行的在先的傳送請求并行地進行?，F(xiàn)有技術中所需要的，是在一種PLB架構中的一種可伸縮地址流水線化裝置，它可被用來可編程地、獨立地增大在一個操作正在進行且另一個操作也同時在進行的情況下在兩個重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上的地址流水線化的深度。
與地址流水線化有關的現(xiàn)有技術包括1. 1997年11月20日遞交且2000年6月27日頒布的美國專利第6,081,860，標題為“用于數(shù)據(jù)傳送的地址流水線技術”，它公布了用于傳送數(shù)據(jù)的一種方法和系統(tǒng)，包括通過一個任意裝置與至少一個主導機(master)裝置相連的至少一個從屬機(slave)裝置。該主導和從屬機裝置通過一條單個的地址總線、一條寫入數(shù)據(jù)總線和一條讀取數(shù)據(jù)總線而相連。該判優(yōu)器裝置接收來自該主導機裝置的用于數(shù)據(jù)傳送的請求并有選擇地把這些請求發(fā)送到該從屬機裝置。該主導裝置和該從屬機裝置進一步地通過多個傳送限定符信號相連，這些信號可指定所請求的數(shù)據(jù)傳送的預定特性?？刂菩盘栠€在該判優(yōu)器裝置與該從屬機裝置之間傳送，以允許適當?shù)膹膶贆C裝置在目前或初級數(shù)據(jù)傳送未決期間鎖存所請求的次級傳送的地址，從而避免該次級傳送通常所需的地址傳送等待時間。這種設計被適當配置以在混合系統(tǒng)中發(fā)揮有利的作用，這些系統(tǒng)可包括地址流水線化和未地址流水線化的從屬機裝置。
2. 1986年12月2日頒布的美國專利第4,626,843號，標題“為具有并行總線請求判優(yōu)的多主導機通信總線系統(tǒng)”，它公布了一種設備和一種相關的方法，用于調整對一種通信總線的訪問，其中多個通信節(jié)點與該總線相連。在各個節(jié)點的控制邏輯確定它們中的哪個具有訪問總線的優(yōu)先權，其中借助了一種并行判優(yōu)程序，而所有競爭總線訪問的節(jié)點都參與該程序。具體地，每一個競爭的節(jié)點都產(chǎn)生一個相對優(yōu)先級節(jié)點號，并將其確證(accert)到獲得判優(yōu)總線上。所有確證的節(jié)點號被邏輯結合成該總線上的一個復合節(jié)點號，且獲勝的節(jié)點在各個節(jié)點處的一種一位一位的脈波比較電路(bit-by-bit ripple comparison circuit)中得到確定，該復合節(jié)點號被與本地產(chǎn)生的相對優(yōu)先級節(jié)點號相比較。優(yōu)先級在數(shù)據(jù)發(fā)送之前被確定，且同步和判優(yōu)在沒有任何中央或主導控制單元的情況下進行。
3. 1996年9月10日頒布的美國專利第5,555,425號，標題為“多主導機總線判優(yōu)系統(tǒng)-其中總線的地址和數(shù)據(jù)線路可分別被授予各個主導機”，它公布了一種多主導機數(shù)字計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一條總線、與該總線相連的多個主導機裝置、與該總線相連的多個從屬機裝置、以及用于判優(yōu)主導機裝置的總線請求并用于把總線授予多個主導機裝置中選定的一個的一個總線控制器。各個主導機裝置能夠起始一個總線周期，以把數(shù)據(jù)發(fā)送給一個所希望的從屬機裝置或從一個所希望的從屬機裝置接收數(shù)據(jù)。該總線控制器把總線授予一個選定的主導機裝置，該主導機裝置進入一種地址主導機狀態(tài)并尋址所希望的從屬機裝置。選定的主導機裝置轉到一種總線主導機狀態(tài)，其中啟動了至或來自該從屬機裝置的數(shù)據(jù)傳送。該選定的主導機裝置隨后轉到一種數(shù)據(jù)主導機狀態(tài)，除非該選定的主導機裝置希望并通過一個判優(yōu)器而被允許保持對該總線的控制。該總線控制器通過該判優(yōu)器把一個總線請求授予一個請求的主導機裝置。請求的主導機裝置轉到地址主導機狀態(tài)，同時該選定主導機裝置仍然處于數(shù)據(jù)主導機狀態(tài)，因而進行一種流水線化操作。
4. 1997年6月17日頒布的美國專利第5,640,527號，標題為“用于對采用透明頁地址批處理的動態(tài)隨機存取存儲器進行地址流水線化以減少等待狀態(tài)的設備和方法”，它公布了一種設備和方法，用于對一種計算機系統(tǒng)進行地址流水線化，它減少了訪問一個動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)子系統(tǒng)所需的等待狀態(tài)的平均數(shù)目。一個存儲器控制器對地址頁中的多個隨機存取存儲器集成電路進行尋址，在這些地址頁中連續(xù)的地址頁處于多個動態(tài)隨機存取存儲器集成電路中的不同者中。與多個動態(tài)隨機存取存儲器集成電路中的各個不同者相關的透明鎖存，使得能夠大體上同時地對一個以上存儲頁的地址設定進行流水線化。該設備和方法改善了計算機系統(tǒng)的寫入訪問時間，且當與具有地址流水線化的一種計算機系統(tǒng)結合使用時，讀取和寫入訪問都被改善了，因為地址設定等待時間時間被減小了。
5. 1997年12月16日頒布的美國專利第5,699,516號，標題為“用于實施一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內的有序端接總線協(xié)議的方法和設備”，它公布了為流水線化和/或分離業(yè)務(split transaction)總線(18，48)提供的一種總線協(xié)議，它具有有序的數(shù)據(jù)總線終接且它不要求數(shù)據(jù)總線判優(yōu)。本發(fā)明解決了通過一種總線主導機(12，13，42)而在用于主導機-從屬機通信的總線(18，48)是一種分離業(yè)務總線或一個流水線化總線的情況下使初始地址請求與來自一個總線從屬機(14，15，44)的對應的數(shù)據(jù)響應相匹配的問題。各個總線主導機(12，13，42)和各個總線從屬機(14，15，44)都有一個計數(shù)器(30-33，75-76)，該計數(shù)器用來存儲來自一個中央管道計數(shù)器(16，72)的一個當前管道深度值(21，51)。一個業(yè)務開始信號(20，50)和一個業(yè)務結束信號(22，52)被用來有選擇地使這些計數(shù)器(30-33，75-76)增值和減值。
6. 1995年8月8日頒布的美國專利第5,440,751號，標題為“脈沖串數(shù)據(jù)傳送至單周期傳送轉換和選通脈沖單轉換”，它公布了一種設備，它把脈沖串模式總線周期轉換成單周期模式周期，并把單獨的地址和數(shù)據(jù)選通脈沖信號轉換成計算機系統(tǒng)中的單個的地址選通脈沖。當一個裝置開始一個脈沖串周期時，該設備還接收一種地址選通脈沖信號、若干地址信號和該脈沖串的長度。在脈沖串傳送的第一個周期完成時，該設備通過使該地址信號增值和提供額外的地址選通脈沖信號直到脈沖串完成，啟動包括該脈沖串傳送的各個隨后的周期。該邏輯還通過監(jiān)測該裝置產(chǎn)生的下一個地址信號，而便利了地址流水線化。該設備監(jiān)測該單獨地址選通脈沖和數(shù)據(jù)選通脈沖信號，并在該地址和數(shù)據(jù)選通脈沖信號被確證之后產(chǎn)生下一個時鐘周期上的該單個的地址選通脈沖信號。如果在一個周期的開始時只有地址選通脈沖信號被確證，則單個的地址選通脈沖信號只在可在總線上獲得有效的數(shù)據(jù)之后且數(shù)據(jù)選通脈沖信號被確證之后，才得到確證。該設備還監(jiān)測該裝置的產(chǎn)生的下一個地址信號，以便利流水線化。
7. 1995年11月21日頒布的美國專利第5,469,544號“中央處理單元地址流水線化”公布了一種微處理器，它用在一種計算機系統(tǒng)中，該系統(tǒng)對脈沖串和非脈沖串模式的數(shù)據(jù)傳送的地址進行流水線化。通過流水線化地址，該微處理器能夠增大系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送通過量。在本發(fā)明中，采用了可以被適當編程的位，以禁止和使能非脈沖串模式和脈沖串模式傳送的地址流水線化。
8. 1996年9月3日頒布的美國專利第5,553,248號“用于在探測到鎖定再嘗試信號而放棄鎖定的周期之后把最高優(yōu)先級授予釋放了系統(tǒng)總線的微處理器的系統(tǒng)”公布了三個優(yōu)先化方案，用于確定若干個CPU中的哪一個接收優(yōu)先級從而變?yōu)橐粋€多處理器系統(tǒng)中的主導機總線的總線主導機，并公布了一種判優(yōu)方案以把控制從一個總線主導機轉移到另一個。各個優(yōu)先化方案對n個組成部分進行優(yōu)先化，其中總共(n/2)？(n-1)個優(yōu)先級位監(jiān)測各對組成部分之間的相對優(yōu)先級。一個組成部分在與該組成部分相關的n-1個優(yōu)先級位中的每一個都指向它時接收最高優(yōu)先級。在判優(yōu)方案中，主導機總線的當前總線主導機確定何時發(fā)生主導機總線的控制轉移-如優(yōu)先化方案之一所確定的。該判優(yōu)方案給予EISAI總線主導機、RAM刷新和DMA比作為總線主導機的CPU的優(yōu)先級更大的優(yōu)先級，并允許一個臨時總線中斷目前總線主導機以進行回寫高速緩沖存儲器干預循環(huán)。該判優(yōu)方案還支持地址流水線化、脈沖串處理、分離業(yè)務和當嘗試一個鎖定的循環(huán)時放棄的CPU的保留。地址流水線化使下一個總線主導機能夠在下一個總線主導機的數(shù)據(jù)傳送階段開始之前確證其地址和狀態(tài)信號。分離業(yè)務使一個CPU把一個讀取通知給EISAI總線以把主導機總線判優(yōu)給另一裝置而不再為主導機總線進行判優(yōu)以獲取數(shù)據(jù)。當主導機總線閑置時，即使該主導機總線正在受到另一裝置的控制，該數(shù)據(jù)也在主導機總線上得到確證。
這些現(xiàn)有技術都未公布具有重疊的讀取和寫入信號和可伸縮的地址流水線化的多主導機計算機系統(tǒng)，以可編程地把兩個重疊的讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上的獨立地址流水線化深度增大至N級深請求流水線化，該讀取和寫入流水線化深度可被編程至不同的值并提供信息給具有包含在讀取和寫入流水線中的最高優(yōu)先級的主導機，從而使這些主導機能夠確定未決的傳送請求的相對重要性，從而能夠在長脈沖串傳送期間采取適當行動。
本發(fā)明的一個目的，是一種信息處理系統(tǒng)、操作方法和程序產(chǎn)品，它們具有可伸縮地址流水線化技術，這種可伸縮地址流水線化技術可編程地增大了在一種多主導機計算機系統(tǒng)的重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上獨立地進行的地址流水線化的深度，以減少系統(tǒng)等待時間。
另一個目的是一種多主導機計算機系統(tǒng)、方法和程序產(chǎn)品，用于向包含在未決傳送請求的讀取和寫入流水線中的最高優(yōu)先級請求的主導機提供信息。
另一個目的是一種處理器局部總線架構，它提供了多至N級深請求的若干流水線化的地址的編程，其中讀取和寫入流水線深度可被編程至不同的值。
這些和其他的目的、特征和優(yōu)點，是在一種多主導機計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)的，該系統(tǒng)例如是用于具有重疊讀取和寫入操作和可伸縮地址流水線化的多主導機和從屬機數(shù)據(jù)傳送的本地處理總線(LPB)架構。該系統(tǒng)包括與LPB相連的多個主導機(CPU)裝置和從屬機(外設裝置)，該LPB具有由一個PLB判優(yōu)起服務的地址、讀取和寫入總線。該判優(yōu)器包括可伸縮讀取主導機流水線邏輯，用于根據(jù)主導機總線授予的順序而存儲與請求對應的0至N讀取主導機標識(Id)；讀取從屬機流水線邏輯，用于存儲確認讀取主導機請求的0至N從屬機Id；讀取優(yōu)先級流水線邏輯，用于跟蹤各個流水線傳送中涉及的主導機請求優(yōu)先級；可伸縮寫入主導機流水線邏輯，用于存儲與這些請求相應并根據(jù)產(chǎn)生流水線請求中的最高優(yōu)先級的主導機總線授予的順序相應的0至N寫入主導機(Id)；寫入從屬機流水線邏輯，用于存儲確認主導機寫入請求的0至N從屬機Id；以及，寫入優(yōu)先級流水線邏輯，用于根據(jù)產(chǎn)生流水線中的最高優(yōu)先級的總線授予的順序來跟蹤主導機裝置的寫入請求優(yōu)先級，以產(chǎn)生至該總線或其他主導機的讀取或寫入主導機請求的最高優(yōu)先級。一種狀態(tài)機控制該流水線邏輯中的數(shù)據(jù)傳送請求的移位。為了實現(xiàn)可伸縮流水線操作，該判優(yōu)器獨立地對各個從屬機地址確認(Sl_addrAck)信號進行取樣直至所支持的從屬機的數(shù)目。該判優(yōu)器還提供了一種單獨的讀取初級(PLB_rdPrim)和寫入初級(PLB_wrPrim)信號給各個從屬機，以通知處于已經(jīng)被提升至初級傳送的流水線中的一個且是唯一一個從屬機。用于廣播所有流水線傳送的手段是通過一種次級地址有效(PLB_SAValid)信號。對于具體類型的讀取或寫入傳送，判優(yōu)器對次級地址有效信號所作的、在沒有一個初級地址有效(PLB_PAValid)信號的干涉確證的情況下對次級地址有效信號進行的各個隨后的確證，被認為是流水線化深度的一種增大。一個主導機接收來自判優(yōu)器的一個地址確認信號，而該判優(yōu)器把該地址確認從該從屬機路由出去，并等待適當?shù)臄?shù)據(jù)確認。一個從屬機確認一個流水線傳送，而不考慮其在該流水線中的位置。該主導機可為相同的總線請求額外的流水線請求，只要它繼續(xù)接收判優(yōu)器地址確認確證。該從屬機可以或可以不確認隨后的判優(yōu)器次級地址有效信號的確證，從而要求盡可能多的流水線傳送。對于一個不能在合理的時間中確認一個次級請求的從屬機，沒有流水線傳送超時。在這種情況下，該從屬機確證一個再判優(yōu)傳送(SL_rearbitrate)信號，以使判優(yōu)器能夠進行到下一個未決的總線請求。判優(yōu)器提供的單獨的讀取未決請求(PLB_rdPendReq)信號和寫入未決請求(PLB_wrPendReq)信號可被獲得，以由總線主導機進行取樣。如果一個主導機請求(Mn_request)是現(xiàn)用的(active)的或者一個次級傳送已經(jīng)被確認，適當?shù)奈礇Q請求信號被激活。進行長脈沖串傳送的主導機對在它們的等待時間定時器期滿時現(xiàn)用的信號進行取樣，并隨后讀取或寫入總線請求未決優(yōu)先級信號。該未決信號表示所有未決請求和讀取流水線中的所有確認的傳送的最高優(yōu)先級。該寫入未決請求優(yōu)先級表示了所有未決請求以及該寫入流水線排隊中的確認的傳送的最高優(yōu)先級。如果一個分組(bursting)主導機確定具有相等或更高優(yōu)先級的一個請求在流水線中現(xiàn)用或排隊，該主導機將終止其數(shù)據(jù)傳送并放棄總線。
從以下結合附圖對最佳實施例所進行的描述，本發(fā)明將變得能夠被完全理解。在附圖中

圖1是現(xiàn)有技術的處理器局部總線(PLB)互連的視圖，它包括用于多主導機和從屬機裝置的一種判優(yōu)器裝置。
圖2顯示了圖1的PLB中的地址和數(shù)據(jù)周期。
圖3顯示了圖1中的重疊的PLB數(shù)據(jù)傳送。
圖4顯示了根據(jù)主導機請求優(yōu)先級并包含了本發(fā)明的原理的一種多主導機和多從屬機計算機系統(tǒng)，它包括為多主導機和從屬機裝置服務的一個本地處理器總線和判優(yōu)器并具有數(shù)據(jù)傳送的可伸縮地址流水線化。
圖5顯示了圖4的判優(yōu)器裝置中包含的讀取和寫入流水線邏輯和支持信號。
圖5A表示了用于控制圖5的讀取和寫入流水線邏輯的一種狀態(tài)機。
圖6是如圖5所示的可伸縮主導機流水線邏輯的一個框圖，該流水線邏輯用于按照主導機請求優(yōu)先級在多主導機和從屬機裝置之間進行的依次(sequential)數(shù)據(jù)傳送。
圖7是圖5所示的從屬機裝置至主導機裝置的依次數(shù)據(jù)傳送的可伸縮從屬機流水線邏輯的框圖。
圖8是用于圖5包含的判優(yōu)器裝置的流水線邏輯的框圖，該邏輯連續(xù)向所有主導機提供有關最高未決讀取和寫入請求的信息并向從屬機提供信息以為數(shù)據(jù)傳送而鎖定讀取或寫入總線。
圖9是圖4-8的系統(tǒng)中的主導機請求的四級深讀取流水線化的時序圖。
圖10是圖4-8的系統(tǒng)中的主導機請求的四級深寫入流水線化的時序圖。
在IBM出版物“處理器本地總線(PLB)架構規(guī)范”(4.2版，日期，可從紐約Armonk的IBM公司獲得)中，描述了具有減小的等待時間的用于重疊數(shù)據(jù)傳送的多主導機計算機系統(tǒng)的一個例子。該PLB支持在數(shù)據(jù)總線的繁忙狀態(tài)期間向總線從屬機廣播未決主導機請求的能力，它為總線上的傳送提供了流水線化處理。這種流水線化使總線從屬機能夠在數(shù)據(jù)在請求的數(shù)據(jù)總線上的各自的使用期之前分配資源、安排傳送、或預提取數(shù)據(jù)，從而減少總線等待時間并顯著地增大總體通過量。
圖1顯示了一種PLB架構(architecture)10的現(xiàn)有技術實施例，它包括一種高性能總線12，該總線支持多個主導機裝置141？.14n與從屬機裝置161？.16n之間的讀取和寫入數(shù)據(jù)傳送。各個PLB主導機14都通過單獨的地址和傳送限定符線路、判優(yōu)器線路、讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)總線和狀態(tài)/控制線路而與總線12相連。PLB從屬機16，通過共用但去耦的(decoupled)地址、讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)總線和用于各個數(shù)據(jù)總線的多個傳送控制和狀態(tài)信號，與PLB總線相連。至該總線的訪問通過一個中央總線判優(yōu)器18而被授予，這使得主導機競爭總線的擁有權。該判優(yōu)器足夠地靈活，以提供各種優(yōu)先級方案的實施。PLB18是完全同步的總線。所有PLB信號的時序都由一個單個的時鐘源提供，該時鐘源由與該PLB相連的所有主導機和從屬機所共用。
圖2顯示了一個PLB地址和數(shù)據(jù)周期20。一個地址周期22具有三個階段一個請求階段24、一個傳送階段26、以及一個地址確認階段28。PLB業(yè)務開始于當一個主導機在地址周期的請求階段導出其地址并傳送限定符信號和請求總線的擁有權。一旦總線的擁有權被PLB判優(yōu)器所授予，主導機的地址和傳送限定符就在傳送階段中被提供給從屬機裝置。
在正常的操作中，地址周期由在該地址確證階段中鎖存該主導機的地址和傳送限定符的一個從屬機所終結。數(shù)據(jù)周期25具有兩個階段一個傳送階段27和一個數(shù)據(jù)確認階段29。在傳送階段，主導機將驅動寫入傳送的一個寫入數(shù)據(jù)總線15(見圖1)或為一個讀取傳送對一個讀取數(shù)據(jù)總線17(見圖1)進行取樣。在該數(shù)據(jù)周期的各個數(shù)據(jù)小循環(huán)(beat)的數(shù)據(jù)確認階段中，要求數(shù)據(jù)確認信號。
圖3顯示了重疊的PLB傳送的一個例子。PLB、地址、讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)總線被彼此去耦，以使地址周期能夠與讀取或寫入數(shù)據(jù)周期重疊并使讀取數(shù)據(jù)周期能夠與寫入數(shù)據(jù)周期重疊。周期，1？6伴隨有讀取和寫入操作的系統(tǒng)通量(flux)周期。一個主導機可與地址周期和/或另一主導機總線傳送的一個數(shù)據(jù)傳送周期并行地開始請求PLB的擁有權。重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)傳送和分離的總線業(yè)務，使PLB能夠在非常高的帶寬工作。地址階段對在周期1中的主導機B讀取請求和在周期3的數(shù)據(jù)傳送進行確認。主導機A的讀取確認是在周期2中的確證，且數(shù)據(jù)傳送在周期5開始。
圖4顯示了一種PLB架構，它具有為N個階段實施的可伸縮地址流水線化，其中N是任何非零的正整數(shù)。該可伸縮地址PLEBE架構400由一個判優(yōu)器裝置402組成，該判優(yōu)器裝置402包括地址、讀取和寫入數(shù)據(jù)總線，所有主導機裝置404、406和從屬機裝置408、410都與這些總線相連。該判優(yōu)器裝置由一個中央總線判優(yōu)器和所需的總線控制和選通電路功能組成。各個主導機裝置通過其自己的總線和控制信號而與該判優(yōu)器裝置相連。各個主導機裝置404、406(它們在此分別被稱為M0和M1)具有至判優(yōu)器402的對應的請求線路-M0Req和M1Req。該主導機功能或裝置確證該請求線路以通知判優(yōu)器402對一個讀取或寫入操作的請求。各個主導機404和406具有對應的地址總線(M0Abus和M1Abus)、寫入數(shù)據(jù)總線(M0WrDbus和M1WrD bus)、讀取數(shù)據(jù)總線(M0RdDbus和M1RdDbus)傳送限定符信號總線(MPTQuals和M1TQuals)，用于把相應的主導機裝置M0和M1連接到判優(yōu)器裝置402。在請求被確證且直到確證該請求的主導機功能從判優(yōu)器402接收了一個確認信號(M0AddrAck或M1AddrAck)，主導機功能M0和M1在地址總線(M0ABus和M1ABus)上發(fā)送初始地址并發(fā)送傳送限定符(M0TQuals和M1TQuals)。如果請求的操作是一個寫入操作，當該請求被確證時，主導機功能404和406還可在寫入數(shù)據(jù)總線(M0WrDBus和M1WrDBus)上發(fā)送寫入數(shù)據(jù)。主導機功能404和406還接收來自判優(yōu)器裝置402的讀取數(shù)據(jù)確認(M0RdDAck和M1RdDAck)和寫入數(shù)據(jù)確認信號(M0WrDAck和M1WrDAck)。
從屬機裝置408和410彼此互連并通過一個單個的AddrBus412而與判優(yōu)器裝置402相連。從屬機裝置408和410也通過一個寫入數(shù)據(jù)總線(WrDBus)414并還通過一個單獨的讀取數(shù)據(jù)總線(RdDBus)416和417而彼此相連并與判優(yōu)器裝置相連。從屬機裝置408、410還通過一個Tquals總線418而彼此相連并與判優(yōu)器相連，Tquals總線418載送了一組信號，這些信號在此被稱為傳送限定符信號或TQuals并提供關于數(shù)據(jù)傳送的信息-諸如(a)在地址總線上的傳送裝置是讀取還是寫入功能；(b)傳送的大?。?c)傳送的類型(例如字節(jié)；多字節(jié))(單線還是脈沖串)；(d)傳送的字節(jié)使能，以及關于具體傳送的其他信息。傳送限定符的一個詳細的例子在共同轉讓的專利申請序號第08/731,350號“用于推測存儲器訪問控制的方法和設備”中提供，該申請是遞交的且現(xiàn)在已經(jīng)是美國專利第號，它的公開內容在此被引用。由于該傳送限定符信息被提供給從屬裝置，多周期傳送可用一個單個的地址啟動，例如通過把一個初始地址提供給一個從屬機裝置并提供傳送的類型和所要傳送的字節(jié)數(shù)，一個數(shù)據(jù)塊可在多個周期中在數(shù)據(jù)總線上被傳送到或發(fā)送自從屬機裝置，其中只有一個單個的地址被置于該地址總線上。
從屬機裝置408、410還通過一系列的控制信號而與判優(yōu)器402相連。這些控制信號包括一個初級地址有效信號(PAValid)420。當從屬機功能接收到分配給從屬機裝置的地址的范圍內的一個地址時，從屬機裝置408、410還驅動至判優(yōu)器的一個地址確認信號(AAck)422。從寫入數(shù)據(jù)總線(WrDBus)414接收數(shù)據(jù)的從屬機裝置還為從屬機適當接收的數(shù)據(jù)的每一個周期確證一個寫入數(shù)據(jù)確認信號(WrDAck)424。在寫入數(shù)據(jù)總線(WrDBus)414上的有效數(shù)據(jù)的最后一個周期中，從屬機功能確證一個寫入完成信號(WrComp)426，以表示傳送的完成。
以一種類似的方式，從屬機裝置把讀取數(shù)據(jù)置于讀取數(shù)據(jù)總線(RdDBus)416上，為讀取數(shù)據(jù)總線(RdDBus)416上的有效數(shù)據(jù)的每一個周期確證一個讀取數(shù)據(jù)確認信號(RdDAck)428。該從屬機功能還在傳送的倒數(shù)第二個周期確證一個讀取完成信號(RdComp)430。讀取完成信號(RdComp)430是在最后一個周期還是在倒數(shù)第二個周期被確證，取決于從屬機裝置是否采用了一種早期讀取完成協(xié)議。執(zhí)行讀取操作并采用一種早期讀取完成協(xié)議的從屬機裝置可在讀取操作完成之前的周期表示操作的完成。因此，由于讀取操作的等待時間，在接收到驅動在讀取總線416(RdDBus)上的數(shù)據(jù)的一個表示之后一個周期-它代表了從屬機裝置的等待時期，從屬機裝置可早一個周期表示讀取操作的完成，而不會發(fā)生讀取數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)沖突。
PAValid信號420由判優(yōu)器402確證，以向從屬機裝置408、410(在此也分別被表示為S0和S1)表示在PLB總線上有有效的初級地址和傳送限定符。一個初級請求是其中沒有該請求所需的、正在數(shù)據(jù)總線上進行的數(shù)據(jù)傳送的請求。因此，在從屬機裝置確證了一個地址確證信號(AAck)428之后，響應于一個PAValid信號420，從屬機裝置可確證其數(shù)據(jù)確認信號并驅動數(shù)據(jù)總線，而不論在該同一總線上是否有正在進行的傳送。該數(shù)據(jù)不能在讀取數(shù)據(jù)總線(RdDBus)上得到驅動，直到地址確認之后兩個周期。
一個“次級地址有效”信號(SAValid)432將被判優(yōu)器402確證，以向從屬機裝置408、410表示在PLB總線上有次級地址和傳送限定符。一個次級請求是這樣一個請求，即其中地址和傳送限定符可被一個從屬機裝置確證，但該從屬機不被允許使用該數(shù)據(jù)總線或其相關控制。這種使得一個從屬裝置能夠獲取/取樣一個次級地址并在一個初級傳送正在進行的同時啟動一個第二傳送。該從屬機必須繼續(xù)等待以確證數(shù)據(jù)確認和數(shù)據(jù)總線，直到判優(yōu)器通過確證讀取初級(RdPrim)434或寫入初級(WrPrim)436信號而表示該總線可被獲得。
一個讀取次級至初級表示符信號(RdPrim)434被判優(yōu)器402確證，以向從屬機408、410表示在讀取數(shù)據(jù)總線416上的已經(jīng)被地址確認的一個次級傳送現(xiàn)在可被認為是讀取數(shù)據(jù)總線上的一個“初級”傳送。當該從屬機向該初級請求確證該讀取完成信號430或454時，判優(yōu)器402將隨后在同一周期中確證讀取初級信號430或454。確認了次級傳送的該從屬機，現(xiàn)在可以在于同一周期中確證了讀取初級信號(RdPrim)434之后兩個周期時，確證其第一數(shù)據(jù)確證。如果在總線上沒有一個確認的次級請求，或者該次級請求沒有正在被一個從屬機所確認，則讀取初級信號(RdPrim)434或454將不被確證。
一個“寫入次級至初級表示符信號”(WrPrim)436或455可被判優(yōu)器402確證，以向從屬機S0、S1表示在已經(jīng)被地址確認的寫入數(shù)據(jù)總線414上的一個次級傳送現(xiàn)在可被認為是在寫入數(shù)據(jù)總線414上的一個初級傳送。當該從屬機確證用于初級請求的該寫入完成(WrComp)信號426時，判優(yōu)器將隨后在同一周期中確證寫入初級信號(WrPrim)436或455。確認了該次級傳送的該從屬機裝置現(xiàn)在可在確證了寫入初級(WrPrim)信號436或455之后的周期中確證其第一數(shù)據(jù)確認。如果在總線上沒有一個確認的次級請求，或者次級請求沒有正在被一個從屬機所確認，則寫入初級信號436或455將不被確證。
公布的實施例包括用于實施可伸縮地址流水線化功能的若干PLEBE信號。這些判優(yōu)器信號包括一個讀取未決請求(PLB_RdPendReq)440；一個讀取未決優(yōu)先級(PLB_rDPendPri
)442；一個寫入未決請求(PLB_wrPendReq)444；以及一個寫入未決優(yōu)先級(PLB_wrPendPri
)446。一個讀取未決請求440是由判優(yōu)器確證的一個信號，用于表示一個主導機具有在PLB上的一個讀取請求未決或者一個次級讀取傳送已經(jīng)被確認且正在未決。這種信號被結合到用于讀取的所有主導機請求輸入和次級讀取讀取流水線狀態(tài)的一個邏輯“或”中。該信號將與請求相結合地被確證，或在對一個次級傳送的從屬機地址確認之后的時鐘周期得到確證。該信號可被任何主導機或從屬機使用，并可被其自己使用或與讀取未決優(yōu)先級信號442結合使用，以確定何時終結一個可變長度讀取脈沖串傳送。該信號將與一個請求的非相結合而被進行非操作，或者在次級傳送的情況下，在讀取初級信號434或454的確證之后的時鐘周期中被進行非操作。
讀取未決優(yōu)先級信號442受到判優(yōu)器的驅動，且在讀取未決請求信號440被確證的任何時候都是有效的。這些信號表示了來自與該判優(yōu)器相連的所有主導機的任何現(xiàn)用的讀取請求輸入或已經(jīng)被確認并未決的一個流水線讀取傳送的最高優(yōu)先級。這些信號被主導機用來確定何時終結一個可變長度的讀取脈沖串傳送。從屬機也可使用這些信號。
寫入未決請求信號444由判優(yōu)器確證，以表示一個主導機具有在總線上的一個寫入請求未決，或者一個次級寫入傳送已經(jīng)被確認并正在未決。這種信號是用于寫入的所有主導機請求輸入與確認的任何次級寫入的結合邏輯“或”。這種信號將與請求結合地得到確證，或者在用于一個次級寫入傳送的從屬機地址確認422或423的確證之后的時鐘周期中被確證。這種信號可以被任何主導機或從屬機所取樣，并可被其自己使用，或與寫入未決優(yōu)先級信號446一起被使用，以確定何時終結一個可變長度的總線傳送。這種信號將借助對請求的非操作而被進行非操作，或者在次級傳送的情況下，在寫入初級信號436或455的確證之后的時鐘周期中被進行非運算。
寫入未決優(yōu)先級信號446由判優(yōu)器確證且在寫入未決請求信號444被確證的任何時候都是有效的。這些信號表示了來自所有主導機的任何現(xiàn)用的寫入請求輸入或已經(jīng)被確認并且正在未決的一個流水線寫入傳送的最高優(yōu)先級。這些信號可被主導機用來確定何時終結一個可變長度的寫入脈沖串傳送。從屬機也可使用這些信號。
圖5顯示了用于具有重疊的讀取和寫入操作的多主導機和從屬機數(shù)據(jù)傳送的判優(yōu)器402中的可伸縮流水線邏輯500。該可伸縮流水線邏輯包括一個讀取流水線邏輯塊502和一個寫入流水線邏輯塊504。該讀取和寫入流水線邏輯塊是大體上對稱的，且只需要描述讀取流水線邏輯塊。包括用于識別該主導機的一個3位編碼的一個主導機Id請求信號503被提供給讀取主導機流水線邏輯506，該邏輯506提供了來自將要結合圖6描述的可伸縮地址流水線邏輯的一個初級讀取輸出信號507。一個從屬機地址確認信號509作為一種8位編碼而被提供給一個確認編碼器508，該編碼器提供了表示已經(jīng)確證其地址確認信號的從屬機的一個3位編碼并將在當前時鐘信號結束時鎖存該地址和所有傳送限定符。編碼的從屬機地址確認信號被讀取從屬機管道邏輯510所接收，該邏輯510提供了讀取初級輸出信號434或454給在一個8位編碼中標明的從屬機裝置。該讀取從屬機管道邏輯將結合圖7進行描述。
各個主導機提供了一個請求優(yōu)先級層次碼以向判優(yōu)器表示主導機的請求的優(yōu)先級，且這些信號在一個主導機請求信號被確證時總是有效的。判優(yōu)器把這些信號與其他主導機優(yōu)先級信號一起使用，以確定哪個主導機請求應該被授予并隨后提供給從屬機。主導機優(yōu)先級碼是11等于最高優(yōu)先級10次最高優(yōu)先級；01次次最高優(yōu)先級；且00最低優(yōu)先級。一個多路轉換器512選擇已經(jīng)贏得了一次判優(yōu)的主導機并把一個輸入提供給向一個讀取未決優(yōu)先級編碼塊516提供最高流水線優(yōu)先級信號的一個可伸縮讀取優(yōu)先級管道邏輯塊514。該讀取優(yōu)先級管道邏輯塊514將結合圖8進行描述。
主導機Id信號編碼的從屬機Id以及優(yōu)先級信號借助傳統(tǒng)狀態(tài)機而移位通過可伸縮讀取流水線邏輯，其中這些狀態(tài)機接收來自流水線邏輯的狀態(tài)信號并通過該流水線邏輯提供用于移位確認次級傳送信號的控制信號，并將結合圖6、7和8進行描述。
讀取未決優(yōu)先級編碼器516接收最高流水線優(yōu)先級信號515并請求各個主導機的優(yōu)先級，這些優(yōu)先級在塊517中被結合在一起以產(chǎn)生所有當前的讀取請求優(yōu)先級并作為一個第二輸入而被提供給編碼器516。該編碼器提供了讀取未決優(yōu)先級請求，該請求表示了來自與總線相連的所有主導機的所有現(xiàn)用的讀取請求輸入或已經(jīng)被確認并正在未決的一個流水線傳送的最高優(yōu)先級。
寫入流水線邏輯塊504包括寫入主導機管道邏輯520，該邏輯接收主導機Id信號503并利用可伸縮流水線邏輯以提供請求服務的主導機的初級寫入Id碼。
一個寫入從屬機管道邏輯522接收確認數(shù)據(jù)的傳送的流水線請求的從屬機的編碼，并提供一種寫入初級信號436或455-該信號表明一個流水線寫入請求可被認為是在跟隨的時鐘周期中的一個初級寫入請求。支持地址流水線化的從屬機必須在從屬機確證一個次級寫入請求的AAck信號之后的周期中開始對該WrPrim信號進行取樣。在確證了判優(yōu)器寫入初級之后的時鐘周期中，只要次級寫入請求已經(jīng)被確認，判優(yōu)器將把次級寫入數(shù)據(jù)引導到寫入數(shù)據(jù)總線上。
寫入優(yōu)先級管道邏輯524接收正在被確認的主導機的優(yōu)先級，并把所有流水線化的寫入請求的最高優(yōu)先級都提供給寫入未決優(yōu)先級編碼器526。寫入流水線邏輯受到一個傳統(tǒng)的狀態(tài)機的控制，該狀態(tài)機接收來自該流水線邏輯的狀態(tài)信號并提供控制信號。
該寫入未決優(yōu)先級編碼器526還接收來自請求寫入傳送的各個主導機的信號并選擇最高優(yōu)先級-該最高優(yōu)先級作為一種寫入未決優(yōu)先級信號446而被提供，以向分組主導機表示在總線上的一個寫入請求未決的最高優(yōu)先級，或者一個次級寫入傳送已經(jīng)被確認且正在未決。
圖5A顯示了在讀取和寫入流水線中實施的流水線控制狀態(tài)機550的狀態(tài)圖。在操作中，該狀態(tài)機在兩種數(shù)據(jù)傳送中以一種類似的方式運行。在硬件復置期間，該狀態(tài)機將從任何其他的激活狀態(tài)直接轉到“閑置”狀態(tài)。在復置之后狀態(tài)機處于“閑置”狀態(tài)。這表明沒有流水線化的傳送已經(jīng)被確認。當一個次級發(fā)送被一個從屬機所確認時，狀態(tài)機從該“閑置”狀態(tài)轉到該“第二”狀態(tài)。該狀態(tài)機保持在該“第二”狀態(tài)，直到初級數(shù)據(jù)傳送完成或一個隨后的流水線化傳送被一個從屬機所確認。如果該初級數(shù)據(jù)傳送完成，狀態(tài)機從該“第二”狀態(tài)回到“閑置”狀態(tài)。如果一個隨后的流水線傳送被一個從屬機所確認，該狀態(tài)機從“第二”狀態(tài)移動到“第三”狀態(tài)。該狀態(tài)機保持在該“第三”狀態(tài)，直到初級數(shù)據(jù)傳送完成或一個隨后的流水線化傳送被一個從屬機所確認。如果該初級數(shù)據(jù)傳送完成，狀態(tài)機從“第三”狀態(tài)回到“第二”狀態(tài)。如果一個隨后的流水線化傳送被一個從屬機所確認，狀態(tài)機從“第三”狀態(tài)轉到“第四”狀態(tài)。狀態(tài)機保持在該“第四”狀態(tài)，直到初級數(shù)據(jù)傳送完成。當初級數(shù)據(jù)傳送完成時，狀態(tài)機從該“第四”狀態(tài)回到該“第三”狀態(tài)。當該狀態(tài)機處于“閑置”、“第二”、“第三”、或“第四”狀態(tài)且初級數(shù)據(jù)傳送在一個從屬機確認一個流水線化傳送的同一個周期中完成時，不發(fā)生狀態(tài)改變。
圖6描述了一個可伸縮主導機管道邏輯600的操作，該邏輯600包括標準移位寄存器602、604、606、？60(n)的串聯(lián)連接，這些移位寄存器接收標明正在請求一個數(shù)據(jù)傳送的一個主導機的一個主導機3位編碼。各個主導機數(shù)據(jù)請求作為標識被存儲在一個移位寄存器中。一個初級請求被加載到一個初級級608中。隨著額外的請求被地址確認，它們被存儲在級602、604和606中。多路轉換器610、612、614使當前的主導機Id能夠被加載到適當?shù)募壖拇嫫髦?。移位寄存器邏輯以FIFO的方式操作，且當初級傳送完成時，該邏輯把該流水線中的下一個主導機Id送進到該初級寄存器。該流水線狀態(tài)機550，如圖5所示，控制著邏輯中主導機Id的加載和移動。每次流水線邏輯行進時，多路轉接器610、612、614都選擇存儲在在前的寄存器級中的Id，該Id隨后被鎖存到下一個級中。多路轉換器610還接收來自主導機初級信號的反饋信號，這使得初級移位寄存器608能夠在整個初級數(shù)據(jù)傳送期間在一個次級地址使用期正在進行時被連續(xù)地定時。
在圖7中，從屬機管道邏輯700包括依次移位寄存器702、704和706。當一個從屬機確認一個次級、非初級傳送時，表示該從屬機Id的二進制編碼值被加載到寄存器702中。流水線化的傳送的相繼的從屬機確認，使得移位寄存器級704被加載，隨后是將被加載的第四級706。次級702的輸出，作為一個輸入被提供給8位解碼器710，該解碼器選擇哪一個從屬機的讀取初級控制信號434或454將在當前的初級數(shù)據(jù)傳送完成時被確證。解碼器710把定義該從屬機裝置的3位信號轉換成標明該從屬機裝置的一個8位地址。當一個流水線傳送已經(jīng)被確認并出現(xiàn)在該流水線中時，解碼器710在判優(yōu)器的控制下被一個讀取初級使能信號所使能，且該從屬機為該初級讀取傳送確證該讀取完成信號。該從屬機邏輯以FIFO方式操作，且當該初級傳送完成時，該邏輯以一個移位寄存器的方式操作并把流水線中的下一個從屬機送進到次級寄存器。
在圖8中，優(yōu)先級管道邏輯800包括與一個第三移位寄存器804依次聯(lián)結的一個次級寄存器802，以及一個第四移位寄存器806。一個多路轉換器和與該次級寄存器耦合的一個可選擇的優(yōu)先級分辨電路807接收來自該第三和第四級的輸入信號和用于加載該次級寄存器的請求優(yōu)先級信號。電路807包括選通電路812、814、816和優(yōu)先級編碼器818和820。編碼的當前請求優(yōu)先級信號512被提供給各個級。響應于該優(yōu)先級信號和存儲在第四級中的信號的一個多路轉換器808，為第三級804的輸入選擇第四或當前加載的優(yōu)先級。使能選通電路812響應于用于次級、非初級傳送的狀態(tài)機加載信號。選通電路信號的輸出被提供給優(yōu)先級編碼器818和820，這些編碼器選擇當前正在被加載或處于寄存器804或806中的最高優(yōu)先級從屬機裝置。在操作中，以流水線化的請求的主導機請求優(yōu)先級，次級寄存器802被加載，隨后寄存器804被加載，且最后寄存器806被加載。當發(fā)生了一個次級地址確認時，流水線化的主導機請求優(yōu)先級被自動加載到第二寄存器中。當一個第三從屬機確認發(fā)生時，當前的流水線化的主導機請求優(yōu)先級被加載到該第三寄存器中。同時，次級寄存器802的輸出被與當前主導機的請求優(yōu)先級相比較，且如果當前的流水線化的主導機請求優(yōu)先級較大，則它也被加載到次級請求優(yōu)先級寄存器802中。當一個發(fā)生了一個第四確證時，當前主導機優(yōu)先級被加載到該寄存器806中。同時，第二和第三寄存器的輸出被與當前的主導機請求優(yōu)先級相比較，且如果當前主導機請求優(yōu)先級大于第二和第三寄存器，則它也被加載到該次級寄存器中。這種加載優(yōu)先級管道邏輯的方法保證了當流水線被加載時，讀取管道優(yōu)先級輸出反映了流水線中的最高優(yōu)先級主導機請求確認。流水線800以FIFO方式進行操作，且當優(yōu)先級傳送完成時，該邏輯與一個移位寄存器類似地進行操作。然而，每當管道行進或移位時，都進行一個優(yōu)先級比較以把最高優(yōu)先級值或第三或第四寄存器加載到第二寄存器802中。另外，可能存在這樣的情況，即一個移位和加載操作會同時發(fā)生。在此情況下，第三寄存器的內容被與當前主導機請求優(yōu)先級進行比較，且兩者中的最高優(yōu)先級被加載到第二寄存器中。該邏輯的序列和控制由讀取流水線狀態(tài)機處理。
雖然已經(jīng)結合4級深請求(4 deep requests)描述了請求的流水線化，該流水線邏輯也可擴展到N級深數(shù)據(jù)傳送請求。
處理器本地總線400支持各個數(shù)據(jù)總線的無限制的獨立流水線化。為了支持這樣的流水線化，判優(yōu)器需要跟蹤一個具體的流水線傳送所涉及的主導機和從屬機，并保證當前面確認的流水線傳送被認為是初級時適當?shù)膹膶贆C得到通知。該判優(yōu)器還負責引導從屬機對正確的主導機進行響應。該判優(yōu)器還被要求提供確認的流水線中的最高優(yōu)先級未決讀取和寫入請求。
為了實現(xiàn)這種操作，對多至所支持的數(shù)目的從屬機，判優(yōu)器必須獨立地對各個從屬機地址確認信號進行取樣。判優(yōu)器還必須提供分別的rdPrim和wrPrim給各個從屬機，以通知一個且是唯一一個從屬機該從屬機在流水線中的位置已經(jīng)被提升到了初級傳送。用于廣播所有流水線化的傳送的機制是通過SAValid信號。對于一種具體類型的傳送，不論是讀取還是寫入，由判優(yōu)器在不需要初級PAValid確證的干涉的情況下進行的SAValid信號的各個隨后的確證，被認為是流水線化深度的增大。
從一個主導機的角度，主導機完全不知道正在發(fā)生任何流水線化。主導機接收一種主導機地址確認信號并等待適當?shù)臄?shù)據(jù)確認。來自一個從屬機的角度看，該從屬機確認一個流水線傳送而不關心其在流水線中的位置。進一步地，主導機可能要求為同一總線的額外的流水線化的請求，只要主導機繼續(xù)接收主導機地址確認確證。從屬機可能至可能不確認隨后的SAValid信號確證，以要求盡可能多的流水線傳送。一般地，由于對流水線傳送沒有總線超時，不能在合理的的時間中確認一個次級請求的從屬機應該確證一個從屬機再判優(yōu)(Sl_rearbitrate)信號，以使判優(yōu)器能夠進行到下一個未決的總線請求。
雖然已經(jīng)描述了四(4)級數(shù)據(jù)請求的流水線化，該邏輯可擴展到處理N級的情況，其中N是任何整數(shù)。
圖9顯示了對于借助4個不同的主導機讀取請求的4級深讀取流水線化的時序圖，其中有一個初級和3個流水線。不同的從屬機確認各個傳送請求。判優(yōu)器對所有從屬機地址確認信號進行取樣。獨立讀取初級信號被產(chǎn)生到適當?shù)膹膶贆C，以通知它們現(xiàn)在它們是初級傳送從屬機并可驅動數(shù)據(jù)總線和讀取數(shù)據(jù)確認信號。判優(yōu)器產(chǎn)生流水線主導機或當前的最高請求優(yōu)先級的未決優(yōu)先級。
一個主導機裝置M0通過確證在周期1、2和3中的一個請求信號而產(chǎn)生一個讀取傳送。在這些周期1-3中，主導機M0向判優(yōu)器表示了主導機請求的請求優(yōu)先級編碼00，即代表給定請求的最低優(yōu)先級的編碼。作為響應，判優(yōu)器把該讀取未決請求信號rdPendReq以及讀取未決優(yōu)先級信號確證到周期1中的主導機0的請求優(yōu)先級的值。該判優(yōu)器隨后在周期2中向從屬機裝置確證PAValid信號，因為讀取總線在此例中處于閑置。這些從屬機裝置隨后對出現(xiàn)在地址總線上的地址進行解碼，且被尋址的從屬機裝置隨后確證一個從屬機地址確認信號以表示它已經(jīng)鎖存(latch)了該地址總線和傳送限定符且不再要求使用該地址總線和傳送限定符。由于M0請求是一個優(yōu)先級請求，即初級地址有效信號得到確證，確認了該請求的從屬機裝置可立即驅動該讀取數(shù)據(jù)總線。
在周期4、5、6中，主導機裝置M1確證一個請求信號，即向判優(yōu)器表示M1請求的優(yōu)先級的一個請求優(yōu)先級信號01。優(yōu)先級水平01是讀取總線的次次最高優(yōu)先級水平。作為響應，判優(yōu)器把該讀取未決請求信號rdPendReq以及讀取未決優(yōu)先級信號確認至周期4中主導機1的請求優(yōu)先級的值。由于讀取數(shù)據(jù)總線正在忙于進行響應M0請求的第一傳送，判優(yōu)器認為這種第二讀取傳送是一種“次級”請求并響應于主導機的請求而確證該SAValid信號。只有支持地址流水線化功能的從屬機裝置將接收該SAValid信號并將在被確證時解碼該地址總線和傳送限定符信號并確證地址確認，以表示被尋址的從屬機即從屬機3已經(jīng)鎖存了該地址總線和傳送限定符信號且不再要求使用該地址總線和傳送限定符。因此，在周期5和6該SAValid信號得到確證，且從屬機地址確認(Sl_addrAck(3))信號得到確證以確認第二請求且它將預提取請求的讀取數(shù)據(jù)但將不驅動讀取數(shù)據(jù)確認或讀取數(shù)據(jù)總線信號直到數(shù)據(jù)的初級傳送已經(jīng)完成。
在周期7、8、9，一個第三請求即M2_請求與表示數(shù)據(jù)傳送的最高優(yōu)先級的11編碼一起得到確證。作為響應，判優(yōu)器在周期7把讀取未決優(yōu)先級信號更新至主導機2的請求優(yōu)先級的值，因為它是比讀取流水線中的所有確認的傳送(在此情況下為01)都高的優(yōu)先級。判優(yōu)器響應該請求而確證SAValid信號，且從屬機5地址確認這種傳送。
在周期10、11和12，主導機請求即M3請求與優(yōu)先級碼10一起被確證。在此情況下不發(fā)生對讀取未決優(yōu)先級信號的更新，因為10是比已經(jīng)處于讀取流水線中的前面確認過的11優(yōu)先級低的優(yōu)先級。判優(yōu)器響應于這種請求而確證SAValid信號且從屬機7地址確認這種傳送。
主導機0的初級數(shù)據(jù)傳送使用期得到繼續(xù)，直到該傳送的最后數(shù)據(jù)確認，在此情況下該確認是在周期15中確證的初始數(shù)據(jù)確認。在確證最后的讀取數(shù)據(jù)確證信號Sl_rdDAck之前一個時鐘周期，從屬機1在周期14確證了讀取完成信號Sl_rdComp。該讀取完成信號的確證，向判優(yōu)器表明該從屬機將在下一個時鐘周期傳送最后數(shù)據(jù)確認。判優(yōu)器用該讀取完成信號來同時地向讀取流水線中的下一個從屬機-在此情況下是從屬機3-確證讀取初級信號，以提醒它現(xiàn)在它正在被提升至優(yōu)先級數(shù)據(jù)總線的位置且它可在從屬機讀取初級信號的確證之后的兩個時鐘周期開始提供讀取數(shù)據(jù)。這與在前的初級讀取數(shù)據(jù)傳送的最后一個讀取數(shù)據(jù)確認之后的時鐘相重合。
在確證了主導機1在時鐘17的讀取數(shù)據(jù)傳送的最后讀取數(shù)據(jù)確認信號之前一個時鐘周期，從屬機3確證周期16中的該讀取完成信號即Sl_rdComp。判優(yōu)器利用該讀取完成信號來同時地向讀取流水線中的下一個從屬機-在此情況下即從屬機5-確證讀取初級信號，以提醒它現(xiàn)在它正在被提到初級數(shù)據(jù)總線的地位且它可在從屬機讀取初級信號確證之后的兩個時鐘周期開始提供讀取數(shù)據(jù)。用于主導機1的傳送的讀取初級信號的這種確證，意味著主導機2即將變?yōu)槌跫壸x取數(shù)據(jù)總線的擁有者。因此其鎖存的優(yōu)先級(它是最高優(yōu)先級11)不再是未決的并被讀取流水線中的次最高優(yōu)先級所改寫。在此情況下，它是10或主導機3的前面確認的讀取的優(yōu)先級。
在確證用于主導機2在時鐘19的讀取數(shù)據(jù)傳送的最后讀取數(shù)據(jù)確認信號之前一個時鐘周期，從屬機5確證讀取完成信號即時鐘18中的Sl_rdComp。判優(yōu)器利用該讀取完成信號來同時地向讀取流水線中的下一個從屬機-在此情況下即從屬機7-確證讀取初級信號，以提醒它現(xiàn)在它正在被提到初級數(shù)據(jù)總線的地位且它可以在從屬機讀取初級信號確證之后兩個時鐘周期開始提供讀取數(shù)據(jù)。用于主導機2的傳送的讀取初級信號的這種確證，意味著主導機3即將變?yōu)槌跫壸x取數(shù)據(jù)總線的擁有者且其鎖存的優(yōu)先級(最高優(yōu)先級10)不再是未決的且被最低優(yōu)先級00所改寫且讀取未決請求信號被去除確證(deasserted)-因為讀取流水線現(xiàn)在是空的。
從屬機7在時鐘20向判優(yōu)器確證讀取完成信號，以表示它將在下一個時鐘周期中確證最后的讀取數(shù)據(jù)。從屬機7在時鐘21向主導機確證讀取數(shù)據(jù)確認信號，從而完成流水線化的讀取傳送序列。
圖10顯示了借助4個不同的主導機寫入請求的4級深寫入流水線化的時序圖，其中一個初級且三個流水線。不同的從屬機確認各個傳送請求。判優(yōu)器對所有從屬機地址確認信號進行取樣。獨立的寫入初級信號被產(chǎn)生給適當?shù)膹膶贆C，以通知這些從屬機它們現(xiàn)在是初級傳送從屬機并可鎖存數(shù)據(jù)總線并確證寫入數(shù)據(jù)確認信號。判優(yōu)器產(chǎn)生當前或流水線化的主導機的最高請求優(yōu)先級的未決優(yōu)先級。
一個主導機裝置即M0，通過確證周期1、2和3中的一個請求信號，而請求一個寫入傳送。在這些周期1-3中，主導機M0向判優(yōu)器表示了主導機的請求的請求優(yōu)先級編碼00，該編碼代表了一個給定請求的最低優(yōu)先級。作為響應，判優(yōu)器把寫入未決請求信號wrPendReq以及寫入未決優(yōu)先級信號確證為時鐘1中的主導機0的請求優(yōu)先級的值。判優(yōu)器隨后在時鐘2向從屬機裝置確證PAValid信號，因為寫入總線在此例中處于閑置。從屬機裝置隨后對地址總線上提供的地址進行解碼，且被尋址的從屬機裝置隨后確證一個從屬機地址確認信號，以表明它已經(jīng)鎖存了地址總線和傳送限定符且不再要求使用該地址總線和傳送限定符。由于該M0請求是一個初級請求，即初級地址有效信號得到了確證，確認了該請求的該從屬機裝置可立即鎖存該寫入數(shù)據(jù)總線。
在周期4、5、6，主導機裝置M1確證一個請求信號即一個請求優(yōu)先級信號01，以向判優(yōu)器表明Ml請求的優(yōu)先級。優(yōu)先級水平01是寫入總線的次次最高優(yōu)先級水平。作為響應，判優(yōu)器把寫入未決請求信號即wrPendReq以及寫入未決優(yōu)先級信號確認至時鐘4中主導機1的請求優(yōu)先級的值。由于該寫入數(shù)據(jù)總線忙于進行響應該M0請求的第一傳送，判優(yōu)器認為這種第二讀取傳送是一個“次級”請求并響應該主導機的請求而確證該SAValid信號。只有支持地址流水線化功能的從屬機裝置將接收到該SAValid信號。當被確證時，該從屬機將對地址總線和傳送限定符信號進行解碼，并確證地址確認以表明尋址的從屬機即從屬機3已經(jīng)鎖存了該地址總線和傳送限定符信號且不再要求使用該地址總線和傳送限定符。因此，在周期5和6，該SAValid信號得到確證且從屬機地址確認(Sl_addrAck(3))信號得到確證以確認該第二請求，且它將不確證寫入數(shù)據(jù)確認信號或鎖存寫入數(shù)據(jù)總線信號直到數(shù)據(jù)的初級傳送已經(jīng)完成。
在周期7、8、9，一個第三請求即M2_請求與表示數(shù)據(jù)傳送的最高優(yōu)先級的11優(yōu)先級編碼一起得到確證。作為響應，判優(yōu)器把寫入未決優(yōu)先級信號更新到時鐘7中的主導機2的請求優(yōu)先級的值，因為它是比寫入流水線中的所有確認的傳送(在此情況下是01)都高的優(yōu)先級。判優(yōu)器響應于這種請求而確證該SAValid信號且從屬機5地址確認這種傳送。
在周期10、11和12，主導機請求即M3請求與優(yōu)先級編碼10一起被確證。在此情況下沒有對寫入未決優(yōu)先級信號進行更新，因為10是比已經(jīng)處于寫入流水線中的前面確認的11優(yōu)先級低的一個優(yōu)先級。判優(yōu)器響應于這種請求而確證該SAValid信號，且從屬機7地址確認這種傳送。
主導機0的初級數(shù)據(jù)傳送使用期繼續(xù)持續(xù)，直到傳送的最后數(shù)據(jù)確認，在此情況下它是時鐘14中確證的初始數(shù)據(jù)確認。與寫入數(shù)據(jù)確認信號Sl_wrDAck的確證同時地，從屬機1確證時鐘14中的寫入完成信號Sl_wrComp。該寫入完成信號的確證向判優(yōu)器表明該從屬機正在確證最后的且在此情況下是唯一的寫入傳送數(shù)據(jù)確認。判優(yōu)器利用該寫入完成信號來同時地向寫入流水線中的下一個從屬機-在此情況下是從屬機3-確證，寫入初級信號，以提醒它現(xiàn)在它正在被提升到初級數(shù)據(jù)總線的地位。隨后，從屬機3可在確證從屬機寫入初級信號之后的時鐘周期中開始鎖存寫入數(shù)據(jù)。這與在前的初級寫入數(shù)據(jù)傳送的最后一個寫入數(shù)據(jù)確認之后的時鐘相重合。
與為主導機1的寫入數(shù)據(jù)傳送確證最后的寫入數(shù)據(jù)確認信號相重合地，從屬機3確證寫入完成信號，即時鐘15中的Sl_wrComp。判優(yōu)器利用該寫入完成信號來同時地向寫入流水線中的下一個從屬機即從屬機5確證寫入初級信號。在此情況下，從屬機5被提醒它正在被提升到初級數(shù)據(jù)總線的地位且它可在確證從屬機寫入初級信號之后的時鐘周期開始鎖存寫入數(shù)據(jù)。為主導機1的傳送進行的寫入初級信號的確證，意味著主導機2即將變?yōu)槌跫墝懭霐?shù)據(jù)總線的擁有者。因此，其鎖存的優(yōu)先級(它是最高優(yōu)先級11)不再未決并被寫入流水線中的次最高優(yōu)先級所改寫。在此情況下，它是10或主導機的前面確認的寫入中的優(yōu)先級。
與為主導機2的寫入數(shù)據(jù)傳送進行的最后寫入數(shù)據(jù)確認信號的確證相重合地，從屬機5確證寫入完成信號即時鐘16中的Sl_wrComp。判優(yōu)器利用該寫入完成信號來同時地向寫入流水線中的下一個從屬機即從屬機7確證該寫入初級信號。在此情況下，從屬機7被提醒它正在被提升至初級數(shù)據(jù)總線的地位且它可在從屬機寫入初級信號確證之后的時鐘周期開始鎖存寫入數(shù)據(jù)。為主導機2的傳送進行的寫入初級信號的確證，意味著主導機3即將變?yōu)槌跫墝懭霐?shù)據(jù)總線的擁有者。因此其鎖存的優(yōu)先級(它是最高優(yōu)先級10)不再未決并被最低優(yōu)先級00所改寫。寫入未決請求信號被去除確證，因為現(xiàn)在寫入流水線是空的。
從屬機7在時鐘17向判優(yōu)器確證寫入完成信號，以表示它在當前的時鐘周期中正在向主導機確證最后且唯一的寫入數(shù)據(jù)確認。這完成了流水線化的寫入傳送的序列。
雖然已經(jīng)結合具體實施例描述了本發(fā)明，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以作出各種改變。
權利要求
1.一種數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，它具有重疊的讀取和寫入操作和可伸縮地址流水線化，包括一個數(shù)據(jù)總線，包括一個地址總線、一個讀取總線、以及一個寫入總線；與單獨的地址、讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)總線相耦合的至少一個主導機裝置；至少一個從屬機裝置，它通過共用但去耦的地址、讀取和寫入數(shù)據(jù)總線與本地總線相耦合；一個判優(yōu)器設備，它耦合到該本地總線，該判優(yōu)器使主導機能夠競爭總線擁有權；以及可伸縮邏輯，它編程多至N級深主導機請求的地址流水線化，其中N是任何正的無零整數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括一個讀取或寫入主導機流水線邏輯，它實施判優(yōu)器中的可伸縮流水線邏輯以使數(shù)據(jù)傳送流水線化。
3.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中該讀取或寫入主導機流水線邏輯包括串聯(lián)的移位寄存器級，用于接收相繼的主導機數(shù)據(jù)傳送請求；以及接收來自一個前級的一種輸入和一個主導機請求的移位寄存器級之間的多路轉換器，用于選擇用于傳送至下一個相繼的級的信號。
4.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括一種讀取或寫入從屬機流水線邏輯，用于實施判優(yōu)器中的可伸縮流水線邏輯以使數(shù)據(jù)傳送流水線化。
5.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其中該讀取或寫入從屬機流水線邏輯包括串聯(lián)的移位寄存器級，用于接收相繼的從屬機數(shù)據(jù)傳送請求；以及接收來自一個前級的一個輸入和一個從屬機確認的移位寄存器級之間的多路轉換器，用于選擇用于傳送至下一個相繼的級的信號；以及一個解碼器，用于把一個從屬機識別信號轉換成標明該從屬機的一個地址。
6.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括一個讀取或寫入優(yōu)先級流水線邏輯，用于使判優(yōu)器中的可伸縮流水線邏輯優(yōu)先級化以使數(shù)據(jù)傳送流水線化。
7.根據(jù)權利要求6的系統(tǒng)，其中該讀取或寫入流水線邏輯包括一個次級寄存器，它與一個第三移位寄存器級和一個第四移位寄存器級依次聯(lián)結，各個級都接收一種請求優(yōu)先級信號；以及一個多路轉換器和與該次級寄存器耦合的可選擇優(yōu)先級分解電路，用于接收來自該第三和第四級的輸入信號和該請求優(yōu)先級信號以加載該次級寄存器。
8.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括判優(yōu)器信號發(fā)生設備，它產(chǎn)生用于實施可伸縮地址流水線化的信號。
9.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，其中該信號發(fā)生設備產(chǎn)生一種讀取未決請求信號，以表明一個主導機或從屬機具有在數(shù)據(jù)總線上的讀取請求未決或者一個次級讀取傳送已經(jīng)被確認并正在未決。
10.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，其中該信號發(fā)生設備產(chǎn)生一種讀取未決優(yōu)先級信號以表示一個主導機或從屬機的任何現(xiàn)用讀取請求的最高優(yōu)先級。
11.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，其中該信號發(fā)生設備產(chǎn)生一種寫入未決請求信號以表示在該總線上的來自所有主導機的任何現(xiàn)用的寫入請求。
12.根據(jù)權利要求9的系統(tǒng)，其中該信號發(fā)生設備產(chǎn)生一種寫入未決優(yōu)先級信號，以表示來自所有主導機或從屬機的任何現(xiàn)用的寫入請求的最高優(yōu)先級。
13.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括判優(yōu)器跟蹤設備，它跟蹤各個流水線傳送中涉及的主導機和從屬機以進行廣播和確認。
14.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括判優(yōu)器通知設備，它通知適當?shù)膹膶贆C其流水線傳送被認為是初級的且該從屬機可根據(jù)一個導出或鎖存的操作是否被流水線化而鎖存或驅動該數(shù)據(jù)總線。
15.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括判優(yōu)器信息設備，它向所有總線主導機提供有關一個確認的流水線排隊中的最高優(yōu)先級未決讀取請求和寫入請求的信息。
16.在具有重疊的讀取和寫入操作以及可伸縮地址流水線化的一種多計算機系統(tǒng)中的一種數(shù)據(jù)傳送方法，包括以下步驟產(chǎn)生用于在一個數(shù)據(jù)總線上的地址、讀取和寫入傳送的信號；在一個主導機流水線邏輯中加載和移位的主導機請求；在一個從屬機流水線邏輯中加載和移位一種數(shù)據(jù)請求的一個確認；在完成了一個初級數(shù)據(jù)傳送時提升該流水線中的下一個從屬機；記錄一個判優(yōu)器流水線邏輯中的數(shù)據(jù)傳送；把最高優(yōu)先級值加載到該優(yōu)先級流水線邏輯中以根據(jù)情況由一個主導機裝置或從屬機裝置執(zhí)行；以及在重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上獨立地可編程地改變地址流水線化的深度。
17.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟產(chǎn)生一種讀取未決請求信號以表示一個主導機具有在該數(shù)據(jù)總線上的一個讀取請求未決或者一個次級讀取傳送已經(jīng)被確認并正在未決。
18.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟產(chǎn)生一種讀取未決優(yōu)先級信號，以表示一個主導機的任何現(xiàn)用的讀取請求的最高優(yōu)先級。
19.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟產(chǎn)生一種寫入未決請求信號，以表示數(shù)據(jù)總線上來自所有主導機或從屬機的任何現(xiàn)用的寫入請求的最高優(yōu)先級。
20.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟產(chǎn)生一個寫入未決優(yōu)先級信號，以表示來自所有主導機的任何現(xiàn)用的寫入請求或者一個次級寫入請求的最高優(yōu)先級已經(jīng)被確認且正在未決。
21.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟跟蹤各個流水線傳送中涉及的主導機和從屬機以保證這些傳送得到廣播和確認。
22.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟通知適當?shù)膹膶贆C其流水線傳送被認為是初級的且該從屬機可根據(jù)一個驅動或鎖存操作是否被流水線化而鎖存或驅動該數(shù)據(jù)總線。
23.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟向所有總線主導機提供有關在一個確認的流水線排隊中的最高優(yōu)先級未決讀取請求和寫入請求的信息。
24.根據(jù)權利要求16的方法，進一步包括以下步驟產(chǎn)生用于實施可伸縮地址流水線化的信號。
25.一種程序介質，它可在一種計算機系統(tǒng)中執(zhí)行以在一種多計算機系統(tǒng)中進行具有重疊的讀取和寫入操作和可伸縮地址流水線化的數(shù)據(jù)傳送，包括用于產(chǎn)生在一個數(shù)據(jù)總線上的地址、讀取和寫入傳送的信號的程序指令；用于在一個主導機流水線邏輯中加載和移位主導機請求的程序指令；用于在一個從屬機流水線邏輯中加載和移位一種數(shù)據(jù)請求的一個確認的程序指令；用于在完成了一個初級數(shù)據(jù)傳送時提升該流水線中的下一個從屬機的程序指令；用于記錄在一種判優(yōu)器流水線邏輯中的數(shù)據(jù)傳送的程序指令；用于把最高優(yōu)先級值加載到該優(yōu)先級流水線邏輯中以由一個主導機裝置執(zhí)行的程序指令；以及用于在重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上獨立地可編程地改變地址流水線化的深度的程序指令。
26.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于產(chǎn)生一種讀取未決請求信號以表示一個主導機或一個從屬機具有在該數(shù)據(jù)總線上未決的一個讀取請求或者一個次級讀取傳送已經(jīng)被確認并正在未決的程序指令。
27.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于在重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上獨立地可編程地改變地址流水線化的深度的程序指令。
28.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于產(chǎn)生一個讀取未決優(yōu)先級信號以表示一個主導機或從屬機的任何現(xiàn)用讀取請求的最高優(yōu)先級的程序指令。
29.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于產(chǎn)生一種寫入未決請求信號以表示在該數(shù)據(jù)總線上的來自所有主導機的任何現(xiàn)用的寫入請求的最高優(yōu)先級的程序指令。
30.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于產(chǎn)生一種寫入未決優(yōu)先級信號以表示來自所有主導機的任何現(xiàn)用寫入請求的最高優(yōu)先級的程序指令。
31.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于跟蹤各個流水線傳送中涉及的主導機和從屬機以保證這些傳送得到廣播和確認的程序指令。
32.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于通知適當?shù)膹膶贆C其流水線傳送被認為是初級的且該從屬機可根據(jù)一個驅動或鎖存操作是否被流水線化而鎖存或驅動該數(shù)據(jù)總線的程序指令。
33.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于向所有總線主導機提供有關一個確認的流水線排隊中的最高優(yōu)先級未決讀取請求和寫入請求的信息的程序指令。
34.根據(jù)權利要求25的介質，進一步包括用于產(chǎn)生用于實施可伸縮地址流水線化的信號的程序指令。
全文摘要
帶有可伸縮地址流水線化的、具有重疊的讀取和寫入信號的一種多主導機計算機系統(tǒng)可編程地把兩個重疊讀取和寫入數(shù)據(jù)總線上的地址流水線化的深度獨立地增大至多至N級深請求。該系統(tǒng)包括具有一個地址總線、一個讀取總線、以及一個寫入總線的一個本地總線。主導機裝置與分離的地址、讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)總線耦合。從屬機裝置通過共用但去耦的地址、讀取和寫入數(shù)據(jù)總線與這些數(shù)據(jù)總線相連。一個判優(yōu)器與該數(shù)據(jù)總線耦合并使主導機能夠競爭總線擁有權。該判優(yōu)器包括讀取和寫入流水線邏輯,用于處理和優(yōu)先級化數(shù)據(jù)總線上的主導機和從屬機讀取和寫入數(shù)據(jù)傳送。編程設備改變用于地址流水線化的讀取和寫入流水線邏輯。
文檔編號G06F13/36GK1337630SQ0112195
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權日2000年6月21日
發(fā)明者瑞查德·G·霍夫曼, 德尼斯·維克森, 杰森·M·霍普, 皮特·迪恩·拉夫斯 申請人:國際商業(yè)機器公司