專利名稱：一種基于多層ahb總線的多核cpu互連結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)和IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，愈來愈復(fù)雜的功能集成到一個芯片 上，于是出現(xiàn)了片上系統(tǒng)S0C(SyStem on a chip)。而作為S0C中重要的組成部分的微處理 器(CPU)的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和發(fā)展則是提高整個S0C性能的重要的一個環(huán)節(jié)。為了提高微處理器的計(jì)算能力，我們會考慮兩種方法，一是提高單芯片的頻率，二 是采用多核并行計(jì)算?，F(xiàn)在的問題是隨著頻率的提高功耗和發(fā)熱量越來越大，但是采用多 核并行計(jì)算功耗并不會成倍增加，同時多核心CPU結(jié)構(gòu)還有控制邏輯簡單，通信延遲低等 優(yōu)點(diǎn)，所以目前微處理器研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到多核并行計(jì)算結(jié)構(gòu)上。多核心處理器的各個CPU核心執(zhí)行程序之間有時需要執(zhí)行數(shù)據(jù)共享和同步，所以 硬件結(jié)構(gòu)必須支持核間通信，高效的通信機(jī)制是多核心CPU高性能的重要保證，目前主流 的片上高效通信機(jī)制有兩種，一種是基于總線共享的cache結(jié)構(gòu)，一種是基于片上的互聯(lián) 結(jié)構(gòu)。我們這里采用基于片上的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)每個CPU核心具有獨(dú)立的處理單元和 cache，各個CPU核心通過交叉開關(guān)或片上網(wǎng)絡(luò)等方式聯(lián)系一起。AHB總線作為S0C的片上系統(tǒng)總線，具有以下一些特性單時鐘邊沿操作，非三態(tài) 的實(shí)現(xiàn)方式，支持突發(fā)傳輸，支持分段傳輸，支持多個主控器，支持32位-128位總線寬度， 支持字節(jié)、半字和字的傳輸。AHB主要用于高性能模塊之間的傳輸，如CPU，DSP, DMA等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效、快速、低功耗的基 于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)， 其特點(diǎn)是將多層AHB總線應(yīng)用于多核CPU中各個CPU核之間的數(shù)據(jù)傳輸。多核CPU中每個CPU核內(nèi)部都包含相應(yīng)的主設(shè)備模塊和從設(shè)備模塊，每一個CPU 核在作為AHB總線的主設(shè)備的同時也作為其他主設(shè)備的從設(shè)備。也就是說，每個CPU核與 系統(tǒng)內(nèi)部AHB總線的接口有兩部分，一部分是主設(shè)備模塊，用來實(shí)現(xiàn)CPU作為主設(shè)備master 時的接口，將控制信號和數(shù)據(jù)發(fā)送到AHB總線上；另一部分是從設(shè)備模塊，用來實(shí)現(xiàn)CPU作 為從設(shè)備slave時的接口，用來從AHB總線上接收其他CPU發(fā)送過來的控制信號和數(shù)據(jù)等。為了進(jìn)一步提升多內(nèi)核CPU體系結(jié)構(gòu)的整體運(yùn)行效率，每個CPU核內(nèi)部可采用多 端口寄存器，使內(nèi)部的CPU核以及通過AHB總線與其連接的CPU核可以同時對寄存器進(jìn)行 訪問°本發(fā)明將多層AHB總線用于多核CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有可以 降低功耗、減少通信延遲，從而提升多內(nèi)核CPU體系結(jié)構(gòu)的整體運(yùn)行效率。


附圖1是多層AHB總線結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照說明書附圖以具體實(shí)施例對本發(fā)明的基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu) 作以下詳細(xì)地說明。實(shí)施例本發(fā)明多核CPU互連結(jié)構(gòu)所涉及的多層AHB總線結(jié)構(gòu)如附圖1所示。其包含多個 主設(shè)備控制模塊，多個從設(shè)備控制模塊，主設(shè)備到從設(shè)備的多路選擇器，從設(shè)備到主設(shè)備的 多路選擇器以及總線仲裁器等。其中AHB主設(shè)備控制模塊用于接收主設(shè)備發(fā)送過來的命 令，向AHB總線仲裁器發(fā)出申請，并且在得到總線仲裁器授權(quán)后與相應(yīng)的AHB從設(shè)備控制器 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；AHB從設(shè)備控制模塊，從總線仲裁器中得到信息，對于寫操作，打開AHB 從設(shè)備，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫到AHB從設(shè)備中，對于讀操作，打開AHB從設(shè)備，讀出從設(shè)備中相應(yīng) 的數(shù)據(jù)送到AHB總線上；AHB總線仲裁器，記錄每個AHB主設(shè)備控制模塊發(fā)出的申請，根據(jù) 配置要求進(jìn)行仲裁，把仲裁結(jié)果送給AHB主設(shè)備控制器模塊和相應(yīng)的AHB從設(shè)備控制模塊， 將總線授權(quán)給優(yōu)先級高的AHB主設(shè)備，同時打開相應(yīng)的AHB從設(shè)備，然后AHB主設(shè)備和AHB 從設(shè)備通過AHB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。多層AHB總線結(jié)構(gòu)中每一層同時只能有一個主設(shè)備控 制模塊得到授權(quán)，占有總線。本發(fā)明的基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)如附圖2所示。多核CPU的每個 CPU核中即包含了 AHB主設(shè)備控制模塊，也包含了從設(shè)備控制模塊。比如多核CPU中的核 心A，他是A層AHB總線的主設(shè)備，同時還是B層AHB總線和C層AHB總線的從設(shè)備，而其中 核心B和核心C是A層AHB總線的從設(shè)備，于是當(dāng)核心A工作時，它不但可以處理自己的數(shù) 據(jù)，還可以通過A層AHB總線來訪問核心B和核心C中的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)多核心之間的數(shù)據(jù) 通信；在這個過程中，與此同時，核心B和核心C也可以分別通過B層AHB總線和C層AHB 總線來對其他另外的兩個核心中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，從而實(shí)現(xiàn)多核CPU各個核心之間的并行 運(yùn)算。再有就是多核CPU的每個CPU核內(nèi)部采用多端口寄存器，這樣其內(nèi)部的CPU核以及 通過AHB總線與其連接的CPU核可以同時對寄存器進(jìn)行訪問，提升多內(nèi)核CPU體系結(jié)構(gòu)的 整體運(yùn)行效率。該多核CPU互連結(jié)構(gòu)中各個CPU核之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的過程都是由AHB總線仲裁 器來產(chǎn)生的控制信號，包括送給AHB主設(shè)備控制模塊和AHB從設(shè)備控制模塊的控制信號，所 以AHB總線仲裁器是該多核CPU互連結(jié)構(gòu)中非常重要的一個模塊。
權(quán)利要求
一種基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)，其特征在于將多層AHB總線應(yīng)用于多核CPU中各個CPU核之間的數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，多核 CPU中每個CPU核內(nèi)部都包含相應(yīng)的主設(shè)備模塊和從設(shè)備模塊，每一個CPU核在作為AHB總 線的主設(shè)備的同時也作為其他主設(shè)備的從設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個 CPU核內(nèi)部采用多端口寄存器，內(nèi)部的CPU核以及通過AHB總線與其連接的CPU核可以同時 對寄存器進(jìn)行訪問。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多層AHB總線的多核CPU互連結(jié)構(gòu)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)將多層AHB總線應(yīng)用于多核CPU中各個CPU核之間的數(shù)據(jù)傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的多核CPU互連結(jié)構(gòu)具有高效、快速、低功耗等特點(diǎn)。
文檔編號G06F13/362GK101930422SQ201010263229
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者于治樓, 姜凱, 李峰 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司