專利名稱：資源管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其中有多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的資源管理裝置。
背景技術(shù)：
近年來，小芯片面積、低功率消耗和有效處理能力在其中多個主設(shè)備例如處理器、DSP(數(shù)字信號處理器)、DMA(直接存儲器訪問)控制器等經(jīng)由多條總線，與資源例如存儲器、輸入/輸出裝置等連接的系統(tǒng)LSI中成為關(guān)鍵。為此，共享資源并且實現(xiàn)有效訪問控制是很重要的。
在能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享的訪問控制中，需要對使用資源的權(quán)限進行仲裁，以便防止從主設(shè)備發(fā)出的訪問請求的沖突。因為訪問條件從主設(shè)備到主設(shè)備變化，所以必須靈活地執(zhí)行仲裁操作，以便符合各主設(shè)備的訪問條件。執(zhí)行靈活仲裁的常規(guī)訪問管理裝置如下。
第一常規(guī)技術(shù)是一種總線仲裁系統(tǒng)，用于仲裁從多個輸入/輸出裝置對單總線的訪問。在這種系統(tǒng)中，在某個時間間隔交換給一個具有最高優(yōu)先級的裝置，以及當(dāng)該最高優(yōu)先級裝置不使用總線時，或在一段時間期間，沒有規(guī)定最高優(yōu)先級裝置時，根據(jù)公平分配循環(huán)方案或類似方案，執(zhí)行仲裁操作(參見美國專利No.5,533,205)。
按照第二常規(guī)技術(shù)，在從多個主設(shè)備對一個共享資源的訪問中，通過預(yù)先分配從各主設(shè)備的訪問，保證一個訪問帶寬(參見美國專利No.5,948,089)。
第三常規(guī)技術(shù)是一種總線仲裁系統(tǒng)，用于控制從多個主設(shè)備對單總線的訪問。在這種系統(tǒng)中，在每個總線周期改變優(yōu)先次序，每個總線周期是總線操作的單位周期，以便僅對下一個單總線周期單位給定使用總線的權(quán)限(參見美國專利No.6,070,205)。
在第一常規(guī)技術(shù)中，有可能設(shè)定一個時間，在該時間給各裝置分配使用總線的最高優(yōu)先級。然而，在其中使用總線的總線周期要求多個時鐘的情況下，訪問一旦開始，即使另一個裝置變?yōu)榫哂凶罡邇?yōu)先級的裝置，訪問也不會停止，這樣禁止了仲裁為具有最高優(yōu)先級的裝置的訪問。
在第二常規(guī)技術(shù)中，有可能按照從主設(shè)備進行的訪問，在適當(dāng)時段內(nèi)分配總線。不過，當(dāng)從各主設(shè)備發(fā)出的訪問請求不可預(yù)見時，不能正確地執(zhí)行對各主設(shè)備使用共享資源的權(quán)限的分配。
在第三常規(guī)技術(shù)中，有可能對主設(shè)備的總線使用權(quán)限的分配指定權(quán)重。然而，當(dāng)共同存在具有不同傳輸容量的總線周期時，或當(dāng)對資源的訪問時間根據(jù)環(huán)境變化時，因為各總線周期具有不同的時鐘數(shù)，所以對各主設(shè)備不能保證給定時段之內(nèi)的傳輸容量，以及因此不能保證訪問帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種資源管理裝置，它能夠在實時處理等要求對共享資源進行立即訪問的處理中，對訪問請求立即授予訪問權(quán)限，并保證訪問帶寬。
為了實現(xiàn)以上目的，第一發(fā)明的資源管理裝置是這樣的一種資源管理裝置，它用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在該定時仲裁當(dāng)主設(shè)備訪問共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息和優(yōu)先主設(shè)備信息，帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁訪問沖突，優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備；和仲裁部分，用于按照仲裁信息仲裁訪問沖突，其中在由仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)仲裁部分仲裁訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換帶寬信息中的時隙時，如果有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，則仲裁部分改變帶寬信息中時隙的順序，以便允許優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問共享資源。
第二發(fā)明的資源管理裝置是這樣的一種資源管理裝置，它用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在該定時仲裁當(dāng)主設(shè)備訪問共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息、優(yōu)先主設(shè)備信息和優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息，帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁訪問沖突，優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備，以及優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息是用于減小從優(yōu)先主設(shè)備對共享資源的訪問的等待時間的帶寬信息；和仲裁部分，用于按照仲裁信息仲裁訪問沖突，其中在由仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)仲裁部分仲裁訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換帶寬信息中的時隙時，如果有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，仲裁部分將優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息插入帶寬信息中的時隙中的一個對應(yīng)時隙，以便允許優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問共享資源。
第三發(fā)明的資源管理裝置是這樣的一種資源管理裝置，它用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在該定時仲裁當(dāng)主設(shè)備訪問共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息和優(yōu)先主設(shè)備信息，帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁訪問沖突，優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備；訪問計數(shù)器，用于限制在給定時段之內(nèi)由優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)；和仲裁部分，用于按照仲裁信息仲裁訪問沖突，其中在由仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)仲裁部分仲裁訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換帶寬信息中的時隙時，如果有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，仲裁部分允許優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問共享資源，同時通過使用訪問計數(shù)器限制由優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)。
第四發(fā)明的資源管理裝置是這樣的一種資源管理裝置，它用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在該定時仲裁當(dāng)主設(shè)備訪問共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息，用于指定在一個給定時段內(nèi)由各主設(shè)備進行的訪問次數(shù)，各指定訪問次數(shù)用于仲裁訪問沖突；訪問計數(shù)器，用于限制在給定時段之內(nèi)從各主設(shè)備的訪問次數(shù)；和仲裁部分，用于按照仲裁信息仲裁訪問沖突，其中在由仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，如果有從主設(shè)備中的任何一個的訪問請求，仲裁部分允許發(fā)出訪問請求的主設(shè)備訪問共享資源，同時通過使用訪問計數(shù)器限制從各主設(shè)備的訪問次數(shù)。
按照本發(fā)明，在一種資源管理裝置中，它用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，有可能實時減小訪問等待時間，同時確保各主設(shè)備的訪問帶寬。因此，有可能保證在系統(tǒng)上操作的各種應(yīng)用的實時性能。


圖1是框圖，示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第一實施方式的資源管理裝置。
圖2示出了圖1所示的帶寬信息的例子。
圖3示出了圖1所示的優(yōu)先主設(shè)備信息的例子。
圖4是表示圖1所示的仲裁部分怎樣操作的流程圖。
圖5表示在執(zhí)行了圖2的帶寬信息中的時隙交換之后的狀態(tài)。
圖6是框圖，示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第二實施方式的資源管理裝置。
圖7示出了圖6所示的帶寬信息的一個例子。
圖8示出了圖6所示的優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息的一個例子。
圖9是表示圖6所示的仲裁部分怎樣操作的流程圖。
圖10表示在執(zhí)行了圖7的帶寬信息中的時隙插入和調(diào)整之后的狀態(tài)。
圖11是框圖，示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第三實施方式的資源管理裝置。
圖12表示圖11所示的帶寬信息的一個例子。
圖13表示圖11所示的優(yōu)先主設(shè)備信息的一個例子。
圖14是表示圖11所示的仲裁部分怎樣操作的流程圖。
圖15是框圖，示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第四實施方式的資源管理裝置。
圖16表示圖15所示的帶寬信息的一個例子。
圖17是表示圖15所示的仲裁部分怎樣操作的流程圖。
具體實施例方式
以下，將參考附圖描述本發(fā)明的第一至第四實施方式。
(第一實施方式)圖1示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第一實施方式的資源管理裝置104。在圖1中，標(biāo)號101、102和103表示主設(shè)備，每個主設(shè)備通過各自總線與資源管理裝置104連接。資源管理裝置104對從主設(shè)備101、102和103向一個用作共享資源的存儲器105的訪問請求進行仲裁，并且然后將所選擇請求傳送給一個與存儲器105連接的存儲控制器106。該存儲控制器106解釋所傳送的訪問請求，產(chǎn)生一個遵守存儲協(xié)議的信號，在存儲器105中讀或?qū)憯?shù)據(jù)。在以下描述中，主設(shè)備101、102和103還將分別稱為“主設(shè)備A、B和C”。
在圖1的資源管理裝置104中，標(biāo)號110指的是仲裁定時產(chǎn)生部分；標(biāo)號111指的是仲裁間隔設(shè)置寄存器；標(biāo)號112指的是仲裁時隙計數(shù)器；標(biāo)號113指的是仲裁信息，它包含帶寬信息120和優(yōu)先主設(shè)備信息121；標(biāo)號114指的是仲裁部分；標(biāo)號115指的是命令緩沖器；以及標(biāo)號116指的是數(shù)據(jù)緩沖器。仲裁定時產(chǎn)生部分110包括一個時鐘計數(shù)器118。在檢測到一個時鐘輸入時，仲裁定時產(chǎn)生部分110對時鐘計數(shù)器加1，并且把時鐘計數(shù)器118的值與仲裁間隔設(shè)置寄存器111的值比較。如果這些值相互相等，仲裁定時產(chǎn)生部分110設(shè)置一個仲裁定時信號119，并且將時鐘計數(shù)器118復(fù)位。如果這些值相互不等，仲裁定時產(chǎn)生部分110將仲裁定時信號119復(fù)位。
圖2表示圖1所示的帶寬信息120的一個例子。最左列(即第一列)表示在主設(shè)備A、B和C之間建立的固定優(yōu)先次序，其中上面行的主設(shè)備具有較高優(yōu)先級。其他列(即第二列至第九列)各表示在主設(shè)備A、B和C之間最高優(yōu)先次序的信息，其中標(biāo)記有“1”的主設(shè)備具有最高優(yōu)先級，并且最高優(yōu)先次序優(yōu)先于上述的固定優(yōu)先次序。第二列至第九列各稱為一個時隙，并且對各時隙分配一個如頂行所示的時隙號。仲裁時隙計數(shù)器112用來在帶寬信息120中的多個時隙之間，選擇一個在下一個仲裁操作中使用的時隙。每次設(shè)置仲裁定時信號119時，仲裁時隙計數(shù)器112加1，并且當(dāng)仲裁時隙計數(shù)器112達(dá)到一個預(yù)定最大值時(在本例中該值為8)，將仲裁時隙計數(shù)器112復(fù)位為0。換句話說，時隙0至?xí)r隙7形成一個周期。
圖3表示圖1所示的優(yōu)先主設(shè)備信息121的一個例子。優(yōu)先主設(shè)備信息121對在訪問存儲器105即共享資源時，希望減小其等待時間的優(yōu)先主設(shè)備建立設(shè)置。在圖3中，在標(biāo)題“設(shè)置”之下的列中，對優(yōu)先主設(shè)備的設(shè)置標(biāo)記為“1”，并且主設(shè)備A和C設(shè)置為優(yōu)先主設(shè)備。在標(biāo)題“優(yōu)先次序”之下的列中，示出了優(yōu)先主設(shè)備之間的優(yōu)先次序。
圖4表示圖1所示的仲裁部分114怎樣操作。當(dāng)已經(jīng)設(shè)置了仲裁定時信號119時，仲裁部分114確定是否有從一個已經(jīng)按照優(yōu)先主設(shè)備之間的優(yōu)先次序，在優(yōu)先主設(shè)備信息121中指定為優(yōu)先主設(shè)備的主設(shè)備來的訪問請求(步驟401)。這里，發(fā)出了一個訪問請求的優(yōu)先主設(shè)備稱為“活動優(yōu)先主設(shè)備”。如果有從優(yōu)先主設(shè)備的請求，確定在帶寬信息120中，在仲裁時隙計數(shù)器112指示的當(dāng)前時隙或隨后時隙中，是否存在該活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序(步驟402)。例如，假定一種情況，其中在仲裁時隙計數(shù)器112的值為“2”的時候，分別建立如圖2和圖3所示的帶寬信息120和優(yōu)先主設(shè)備信息121。在這種情況下，如果沒有從主設(shè)備A的訪問請求，而有從主設(shè)備C的訪問請求，則確定在時隙2至?xí)r隙7的任何一個中，是否建立了主設(shè)備C的最高優(yōu)先次序信息。在這種情況下，在時隙5已經(jīng)設(shè)置了主設(shè)備C的最高優(yōu)先次序信息。
如果在步驟4 02確定有最高優(yōu)先次序信息，則交換帶寬信息120中的時隙，以便減小活動優(yōu)先主設(shè)備的訪問等待時間(步驟403)。在上述的示例性情況中，將時隙5插入時隙2，將時隙4移到時隙5，將時隙3移到時隙4，以及將時隙2移到時隙3。然后，過程從步驟403進行到步驟404。
圖5表示在圖2的帶寬信息120中的時隙交換之后，帶寬信息120的狀態(tài)。在圖5中，在時隙1和2中給主設(shè)備C連續(xù)地分配最高優(yōu)先級，這樣能夠進行連續(xù)數(shù)據(jù)傳送。
另一方面，當(dāng)在步驟401沒有從優(yōu)先主設(shè)備的請求時，或當(dāng)在步驟402沒有活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息時，過程進行到步驟404。
接下來，仲裁部分114從帶寬信息120中讀出仲裁時隙計數(shù)器112指示的時隙中的最高優(yōu)先次序信息，并且按照這個信息仲裁從主設(shè)備A、B和C的訪問請求(步驟404)。最后，將在這個仲裁操作中選擇的請求作為訪問命令寄存在命令緩沖器115中(步驟405)。
在其中對存儲器105的訪問請求的容量大于四個字的連續(xù)傳送的情況下，將請求按四個字劃分后再傳送，以便在一個時隙中所要仲裁的數(shù)據(jù)傳送限于四個字。因此，當(dāng)一個主設(shè)備發(fā)出了連續(xù)傳送請求時，在其中該主設(shè)備設(shè)置具有最高優(yōu)先級的時隙中，保證四字傳送的選擇，以便通過在帶寬信息120中的最高優(yōu)先次序信息的設(shè)置，和在寄存器111中的仲裁間隔的設(shè)置，對該主設(shè)備確保對存儲器105訪問的訪問帶寬。
仲裁部分114寄存在命令緩沖器115中的訪問命令由存儲控制器106讀出。即使仲裁部分114和存儲控制器106具有不同的驅(qū)動時鐘頻率，這樣使用命令緩沖器115也允許訪問命令的傳送。
在寫訪問的情況下，從所選擇主設(shè)備傳送來的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)緩沖器116中，以及存儲在數(shù)據(jù)緩沖器116中的數(shù)據(jù)由存儲控制器106讀出并且傳送給存儲器105。在讀訪問的情況下，由存儲控制器106從存儲器105讀出的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)緩沖器116中，以及存儲在數(shù)據(jù)緩沖器116中的數(shù)據(jù)由所選擇的主設(shè)備讀出。即使主設(shè)備101至103和存儲控制器106具有不同的驅(qū)動時鐘頻率，這樣使用數(shù)據(jù)緩沖器116也能夠傳送數(shù)據(jù)。
在本實施方式中，對于一個要求實時處理，并且在訪問存儲器105即共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備所發(fā)出的訪問請求，交換帶寬信息120中的時隙，由此實時減小訪問存儲器105的等待時間。而且，有可能通過帶寬信息120的設(shè)置來保證仲裁操作的定時數(shù)，其中各自主設(shè)備101至103對于一個給定時段具有最高優(yōu)先級，由此為一個進行連續(xù)訪問的主設(shè)備確保訪問帶寬。
在相同時間存在多個活動優(yōu)先主設(shè)備的情況下，可以按照主設(shè)備A、B和C之間的優(yōu)先次序執(zhí)行仲裁(參見圖3)。
應(yīng)該注意交換時隙的方法不限于本實施方式所述的方法，而可以選擇另外的方法，例如暫時改變仲裁時隙計數(shù)器112的值。
而且，為了避免一種情況，即在仲裁時只連續(xù)地選擇一個優(yōu)先主設(shè)備，例如，有可能施加限制，以防止一個已經(jīng)被選擇預(yù)定次數(shù)的優(yōu)先主設(shè)備在隨后仲裁操作中被選擇到。
(第二實施方式)圖6示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第二實施方式的資源管理裝置104。與圖1不同的是仲裁信息113還包括優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122。
圖7表示圖6所示的帶寬信息120的一個例子，而圖8表示圖6的優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122的一個例子。假定優(yōu)先主設(shè)備信息121與圖3的例子相同。在沒有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求的情況下，使用圖7中的時隙6和7。圖8的優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122是用于減小優(yōu)先主設(shè)備對存儲器105，即共享資源的訪問等待時間的帶寬信息。在圖7和圖8所示的例子中，對于帶寬信息120中的時隙0至5，以及對于優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中的優(yōu)先時隙P1和P2，保證一個帶寬。
圖9表示圖6所示的仲裁部分114怎樣操作。當(dāng)設(shè)置了一個仲裁定時信號119時，仲裁部分114按照優(yōu)先主設(shè)備之間的優(yōu)先次序，確定是否有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求(步驟901)。如果有從優(yōu)先主設(shè)備的請求，仲裁部分114確定在仲裁時隙計數(shù)器112指示的帶寬信息120中的當(dāng)前時隙中，是否存在該活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息(步驟902)。例如，在活動優(yōu)先主設(shè)備是主設(shè)備A，以及仲裁時隙計數(shù)器112指示“1”的情況下，因為時隙1中的最高優(yōu)先次序信息指示主設(shè)備C，所以步驟902的確定將是“No”。
如果在帶寬信息120中不存在活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息，則確定在優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中是否存在活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息(步驟903)。例如，當(dāng)活動優(yōu)先主設(shè)備是主設(shè)備A時，因為優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122在優(yōu)先時隙P1中具有主設(shè)備A的最高優(yōu)先次序信息，所以步驟903的確定將是“Yes”。
當(dāng)在優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中存在活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息時，將包括該最高優(yōu)先次序信息的優(yōu)先時隙從優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中取出，并且插入到帶寬信息120中的當(dāng)前時隙(步驟904)。例如，當(dāng)活動優(yōu)先主設(shè)備是主設(shè)備A，并且仲裁時隙計數(shù)器112指示“1”時，將優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中的優(yōu)先時隙P1插入到帶寬信息120中時隙1的位置，將被替換時隙1插入時隙2，將被替換時隙2插入時隙3，以及將被替換時隙3插入時隙4。這樣，將各時隙移動一個時隙。然后，過程從步驟904進行到步驟905。
圖10表示在圖7的帶寬信息120中的時隙插入和調(diào)整之后，帶寬信息120的狀態(tài)。按照圖10，主設(shè)備A在時隙0和1中連續(xù)地被分配最高優(yōu)先級，這樣能夠進行連續(xù)數(shù)據(jù)傳送。
另一方面，當(dāng)在步驟901沒有從優(yōu)先主設(shè)備的請求時，當(dāng)在步驟902在帶寬信息120中存在活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息，或在步驟903在優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中沒有活動優(yōu)先主設(shè)備的最高優(yōu)先次序信息時，過程進行到步驟905。
接下來，仲裁部分114從帶寬信息120中讀出仲裁時隙計數(shù)器112指示的時隙中的最高優(yōu)先次序信息，并且按照這個信息仲裁從主設(shè)備A、B和C發(fā)出的訪問請求(步驟905)。最后，將這個仲裁操作所選擇的請求寄存在命令緩沖器115中(步驟906)。
當(dāng)仲裁時隙計數(shù)器112達(dá)到了最大值時(在本例中該值為8)，將仲裁時隙計數(shù)器112復(fù)位為0，同時將帶寬信息120和優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122恢復(fù)到它們各自的原始狀態(tài)。
在本實施方式中，對于一個在訪問存儲器105即共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備所發(fā)出的訪問請求，通過使用優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122，動態(tài)地調(diào)整帶寬信息120，這樣能夠?qū)崟r減小對存儲器105的訪問等待時間。而且，有可能通過帶寬信息120的設(shè)置來保證仲裁操作的定時數(shù)，其中各自主設(shè)備101至103對于一個給定時段具有最高優(yōu)先級，由此為一個進行連續(xù)訪問的主設(shè)備確保訪問帶寬。
在同時存在多個活動優(yōu)先主設(shè)備的情況下，可以按照主設(shè)備A、B和C之間的優(yōu)先次序執(zhí)行仲裁(參見圖3)。在優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息122中的任何優(yōu)先時隙中，可以建立多個最高優(yōu)先級。
為了避免一種情況，即在仲裁時只連續(xù)地選擇一個優(yōu)先主設(shè)備，例如，有可能施加限制，以防止一個已經(jīng)被選擇預(yù)定次數(shù)的優(yōu)先主設(shè)備在隨后仲裁操作中被選擇到。
(第三實施方式)圖11示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第三實施方式的資源管理裝置104。與圖1不同的是資源管理裝值104還包括訪問計數(shù)器123，用于限制在一個給定時段之內(nèi)由優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)。而且，圖11的仲裁時隙計數(shù)器112是這樣設(shè)計的，以便從仲裁部分114接收更新禁止信號130。
圖12表示圖11所示的帶寬信息120的一個例子，而圖13表示圖11的優(yōu)先主設(shè)備信息121的一個例子。在圖12的帶寬信息120中，主設(shè)備A的最高優(yōu)先次序信息在所有時隙中設(shè)置為“0”。圖13的優(yōu)先主設(shè)備信息121不僅包含優(yōu)先主設(shè)備的設(shè)置和優(yōu)先主設(shè)備之間的優(yōu)先次序，而且包含各優(yōu)先主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的初始值。在圖13的例子中，僅將主設(shè)備A設(shè)置為優(yōu)先主設(shè)備，并且將主設(shè)備A的訪問計數(shù)器初始值(即一個周期之內(nèi)的最大訪問次數(shù))設(shè)置為2。
當(dāng)仲裁時隙計數(shù)器112達(dá)到了最大值時(在本例中為8)，將仲裁時隙計數(shù)器112復(fù)位為0，同時在訪問計數(shù)器123中建立優(yōu)先主設(shè)備信息121之內(nèi)的優(yōu)先主設(shè)備的訪問計數(shù)器初始值。每次授權(quán)訪問時，將訪問計數(shù)器123減1，并且在其計數(shù)值成為0之后，在該周期之內(nèi)不選擇從對應(yīng)優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求。
如果在仲裁時隙計數(shù)器112中設(shè)置了從仲裁部分114的更新禁止信號130，則停止仲裁時隙計數(shù)器112的遞增。而且，將仲裁時隙計數(shù)器112的最大值(在本例中該初始值為8)減1，并且然后將更新禁止信號130復(fù)位。
圖14表示圖11所示的仲裁部分114怎樣操作。當(dāng)設(shè)置了仲裁定時信號119之后，仲裁部分114按照優(yōu)先主設(shè)備之間的優(yōu)先次序，確定是否有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求(步驟1401)。在圖13的示例性設(shè)置的情況下，確定是否有從主設(shè)備A的請求。如果有從優(yōu)先主設(shè)備的請求，確定該活動優(yōu)先主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的值是否大于0(步驟1402)。如果訪問計數(shù)器123的值大于0，將該活動優(yōu)先主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的值減1，并且執(zhí)行仲裁操作，以選擇活動優(yōu)先主設(shè)備，同時在仲裁時隙計數(shù)器112中設(shè)置更新禁止信號130(步驟1403)。接下來，將從活動優(yōu)先主設(shè)備的請求寄存在命令緩沖器115中(步驟1404)。在這個時間點，將更新禁止信號130復(fù)位。
如果在步驟1401沒有從優(yōu)先主設(shè)備的請求，或在步驟1402當(dāng)訪問計數(shù)器123的值為0時，仲裁部分114從帶寬信息120中讀出仲裁時隙計數(shù)器112指示的時隙中的最高優(yōu)先次序信息，并且按照這個信息仲裁從主設(shè)備A、B和C的訪問請求(步驟1405)。最后，將本次仲裁操作所選擇的請求寄存在命令緩沖器115中(步驟1406)。
在圖12和圖13所示的示例性設(shè)置中，如果在時隙0至5中有從主設(shè)備A即優(yōu)先主設(shè)備的兩個請求，仲裁時隙計數(shù)器112的最大值為6(更新值)，以便不使用剩余時隙6和7。如果沒有從用作優(yōu)先主設(shè)備的主設(shè)備A的訪問請求，仲裁時隙計數(shù)器112的最大值為8(初始值)，以便使用所有時隙0至7。因此，一個周期總由八個時隙形成，而不管有或沒有從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求。
在本實施方式中，對于由一個在訪問存儲器105即共享資源時，希望減小其等待時間的主設(shè)備所發(fā)出的訪問請求，通過使用帶寬信息120，而在把從優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求認(rèn)為是具有最高優(yōu)先級的請求下，執(zhí)行仲裁操作。而且，在本實施方式中，包括訪問計數(shù)器123，用于限制在一個給定時段之內(nèi)由優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)。因此，有可能實時減小對存儲器105的訪問等待時間。而且，有可能通過帶寬信息120和優(yōu)先主設(shè)備信息121的設(shè)置，保證仲裁操作的定時數(shù)，其中各自主設(shè)備101至103在給定時段內(nèi)具有最高優(yōu)先級，由此為一個進行連續(xù)訪問的主設(shè)備確保訪問帶寬。
(第四實施方式)圖15示意性地示出了一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括按照本發(fā)明的第四實施方式的資源管理裝置104。如圖11的情況那樣，與圖1的不同是資源管理裝置104包括一個訪問計數(shù)器123。圖15的仲裁信息113包括帶寬信息120。
圖16表示圖15所示的帶寬信息120的一個例子。在圖16的帶寬信息120中，第一列表示在多個主設(shè)備之間建立的優(yōu)先次序，其中上面行的主設(shè)備具有較高優(yōu)先級。在第二列中，對各主設(shè)備設(shè)置訪問計數(shù)器123的初始值。在圖16的例子中，將主設(shè)備A、B和C的訪問計數(shù)器初始值(即一個周期之內(nèi)的最大訪問次數(shù))分別設(shè)置為2、4和2。
當(dāng)仲裁時隙計數(shù)器112達(dá)到了最大值時(在本例中為8)，將仲裁時隙計數(shù)器112復(fù)位為0，同時在訪問計數(shù)器123中建立帶寬信息120中所有主設(shè)備的訪問計數(shù)器初始值。對于各主設(shè)備，每次授權(quán)其訪問時，將訪問計數(shù)器123減1。
圖17表示圖15所示的仲裁部分114怎樣操作。當(dāng)設(shè)置了仲裁定時信號119時，仲裁部分114確定是否有從主設(shè)備中的一個或多個的一個訪問請求或多個訪問請求(步驟1701)。當(dāng)沒有請求時，結(jié)束仲裁操作。當(dāng)有從主設(shè)備中的一個或多個的一個請求或多個請求時，仲裁部分114按照在帶寬信息120的第一列所建立的優(yōu)先次序，一個接一個對各主設(shè)備確定它們是否發(fā)出了請求(步驟1702)。如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前檢查其請求發(fā)出的主設(shè)備發(fā)出了一個請求，確定該主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的值是否大于0(步驟1703)。如果訪問計數(shù)器123的值大于0，將該主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的值減1，并且執(zhí)行仲裁操作以選擇該主設(shè)備(步驟1704)。然后，將從該主設(shè)備的請求寄存在命令緩沖器115中(步驟1705)。
如果在步驟1702沒有從該主設(shè)備的請求，或在步驟1703當(dāng)訪問計數(shù)器123的值為0時，確定是否有一個其優(yōu)先級低于該主設(shè)備的主設(shè)備(步驟1706)。如果有一個要求另一個仲裁操作的主設(shè)備，過程返回步驟1702。如夠沒有要求另一個仲裁操作的主設(shè)備，按照帶寬信息120的第一列中建立的優(yōu)先次序執(zhí)行仲裁操作(步驟1707)。在步驟1707，根據(jù)帶寬信息120中建立的優(yōu)先次序信息執(zhí)行仲裁操作，而不管訪問計數(shù)器123的值。即使已經(jīng)發(fā)出訪問請求的主設(shè)備的訪問計數(shù)器123的值為0，只要沒有從其他主設(shè)備的訪問請求，步驟1707也允許具有訪問請求的主設(shè)備獲得訪問。因此，資源的可用性沒有降低。
在本實施方式中，按照主設(shè)備之間的優(yōu)先次序仲裁對存儲器105即共享資源的訪問請求，并且包括訪問計數(shù)器123，用于限制在一個給定時段之內(nèi)由各主設(shè)備進行的訪問次數(shù)。因此，有可能通過帶寬信息120的設(shè)置來保證仲裁操作的定時數(shù)，其中各自主設(shè)備101至103在一個給定時段內(nèi)具有最高優(yōu)先級。因此，為一個進行連續(xù)訪問的主設(shè)備確保訪問帶寬。此外，如果將帶寬信息120中的優(yōu)先次序中對指定一個主設(shè)備的優(yōu)先級增加，有可能減小該主設(shè)備的訪問等待時間。
應(yīng)該注意仲裁信息113的格式不限于前述實施方式所述的格式。
而且，在前述實施方式中，將存儲器105作為共享資源的一個例子進行描述。不過，本發(fā)明適用于這些情況，其中不是存儲器而是輸入/輸出裝置是共享資源。
而且，雖然使用三個主設(shè)備101至103和信號共享資源105描述了前述實施方式，但是本發(fā)明也適用于一種具有四個或多個主設(shè)備和多個共享資源的復(fù)雜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
如上所述，本發(fā)明的資源管理裝置產(chǎn)生這樣的效果，對于各主設(shè)備確保訪問帶寬，同時實時減小訪問等待時間，并且因而有效地起數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或其他類似系統(tǒng)的作用，其中多個主設(shè)備訪問共享資源。
權(quán)利要求
1.一種資源管理裝置，用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，所述資源管理裝置包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在所述定時仲裁當(dāng)所述主設(shè)備訪問所述共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息和優(yōu)先主設(shè)備信息，所述帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁所述訪問沖突，所述優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問所述共享資源時，希望減小其等待時間的所述主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備；和仲裁部分，用于按照所述仲裁信息仲裁所述訪問沖突，其中在由所述仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)所述仲裁部分仲裁所述訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換所述帶寬信息中的所述時隙時，如果有從所述優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，所述仲裁部分改變所述帶寬信息中的所述時隙的所述順序，以便允許所述優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問所述共享資源。
2.一種資源管理裝置，用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，所述資源管理裝置包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在所述定時仲裁當(dāng)所述主設(shè)備訪問所述共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息、優(yōu)先主設(shè)備信息和優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息，所述帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁所述訪問沖突，所述優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問所述共享資源時，希望減小其等待時間的所述主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備，以及所述優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息是用于減小從所述優(yōu)先主設(shè)備對所述共享資源的訪問的所述等待時間的帶寬信息；和仲裁部分，以按照所述仲裁信息仲裁所述訪問沖突，其中在由所述仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)所述仲裁部分仲裁所述訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換所述帶寬信息中的所述時隙時，如果有從所述優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，所述仲裁部分將所述優(yōu)先主設(shè)備帶寬信息插入到所述帶寬信息中的所述時隙中的一個對應(yīng)時隙，以便允許所述優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問所述共享資源。
3.一種資源管理裝置，用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，所述資源管理裝置包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在所述定時仲裁當(dāng)所述主設(shè)備訪問所述共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息和優(yōu)先主設(shè)備信息，所述帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁所述訪問沖突，所述優(yōu)先主設(shè)備信息用于將訪問所述共享資源時，希望減小其等待時間的所述主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備；訪問計數(shù)器，用于限制在一個給定時段之內(nèi)由所述優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)；和仲裁部分，以按照所述仲裁信息仲裁所述訪問沖突，其中在由所述仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，當(dāng)所述仲裁部分仲裁所述訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換所述帶寬信息中的所述時隙時，如果有從所述優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，所述仲裁部分允許所述優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問所述共享資源，同時通過使用所述訪問計數(shù)器來限制所述優(yōu)先主設(shè)備進行的訪問次數(shù)。
4.一種資源管理裝置，用在其中多個主設(shè)備訪問共享資源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，所述資源管理裝置包括仲裁定時產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生定時，在所述定時仲裁當(dāng)所述主設(shè)備訪問所述共享資源時發(fā)生的訪問沖突；仲裁信息，包含帶寬信息，用于指定在一個給定時段內(nèi)由各所述主設(shè)備進行的訪問次數(shù)，各指定訪問次數(shù)用于仲裁所述訪問沖突；訪問計數(shù)器，用于限制在所述給定時段之內(nèi)從各主設(shè)備的訪問次數(shù)；和仲裁部分，以按照所述仲裁信息仲裁所述訪問沖突，其中在由所述仲裁定時產(chǎn)生部分產(chǎn)生的各仲裁定時，如果有從所述主設(shè)備中的任何一個的訪問請求，所述仲裁部分允許發(fā)出了所述訪問請求的所述主設(shè)備訪問所述共享資源，同時通過使用所述訪問計數(shù)器來限制各主設(shè)備的訪問次數(shù)。
全文摘要
仲裁信息包括帶寬信息和優(yōu)先主設(shè)備信息，帶寬信息包括多個時隙，每個具有最高優(yōu)先次序信息，用于仲裁訪問沖突，而優(yōu)先主設(shè)備信息用于在訪問用作共享資源的存儲器時，將希望減小其等待時間的多個主設(shè)備中的一個或多個指定為優(yōu)先主設(shè)備。在各預(yù)定仲裁定時，當(dāng)仲裁部分仲裁訪問沖突，同時轉(zhuǎn)換帶寬信息中的時隙時，如果有從優(yōu)先主設(shè)備信息所指定的優(yōu)先主設(shè)備的訪問請求，則仲裁部分改變帶寬信息中的時隙的順序，以便允許優(yōu)先主設(shè)備優(yōu)先訪問存儲器。
文檔編號G06F13/362GK1667597SQ20051005375
公開日2005年9月14日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者福山敏弘, 高井裕司, 河本功, 馬場貴英, 村上大輔, 渡邊義治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社