[发明专利]使用推测技术的处理器到基于消息的网络的接口

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月7日提交的共同未决的、共同受让人的第61/531950号美国临时专利申请的权益和优先权，其全文因此通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及集成电路设备，并且具体涉及具有用于高速消息传递的消息网络接口单元的这种设备。

背景技术

随着数据密集型电子设备和应用的增加，数据速率持续提高。为了促进诸如可编程逻辑设备在某些数据密集型的实时应用中的使用，包括低级专用处理块和消息传递通信结构的分级专用处理块越来越多地得到使用。诸如知识产权(IP)块的专用处理块是可以与它在其上实施的设备的通用可编程逻辑分隔开来的块电路，其至少部分地被硬线设置为执行具体功能。在设备通信结构方面，作为比其它专用处理块或电路更低分级等级的专用处理块(例如，IP块)可以被称作较低等级的专用处理块(例如，较低等级的IP块)。较低等级的专用处理块使用处理器上运行的软件进行最佳协调，该处理器使用消息网络与这些专用处理块进行通信。例如，处理器可以使用存储器映射协议读取和写入消息，并且消息可以使用基于流分组的协议传送到或传送至较低等级的专用处理块。可以在处理器和消息网络之间使用非常高效的接口以便在数据密集的实时应用中使用。

消息传递网络已经被普遍使用。许多现有的消息传递网络允许处理器或处理块(例如，IP核)发送和接收消息以便相互进行通信。例如，片上网络(NoC)设计已经被创建并用于系统中的IP核和片上系统(SoC)之间的通信。还存在多种现有接口设计，用于在处理器和被处理器用来与专用处理块进行通信的消息传递网络之间使用。作为这样的接口设计的示例，PicaRISC、DPX使用基于FIFO的消息传递机制。作为接口设计的另一个示例，嵌入在可编程设备中的处理器能够通过在总线写周期期间将消息直接写入网络来发送消息。然而，这些接口设计都具有缺陷。具体而言，PicaRISC、DPX由于FIFO要求而趋于不灵活，并且涉及直接向网络写入消息的设计则由于需要对消息连续分组而趋于不灵活。

发明内容

由于现有消息传递网络的不灵活性，所以需要和处理器和消息传递网络之间快速且高效的接口。

为了解决领域内的以上和其它缺陷，本公开提供了一种用于在处理器和消息传递网络之间提供快速且高效的接口的方法和系统。该接口减小了从处理器发送消息的延时(即，提高了消息吞吐量)以及作用于从硬件单元所接收的消息上的延时(即，减小了消息响应延时)。

该消息接口通过在传送寄存器内的暂存存储器中推测性地创建消息，在一个或多个队列中对所创建消息推测性地进行排队，以及随后作出是否发送任意消息和/或消息队列的决策来减小这些延时。

特别地，该接口减少了发送消息所需的处理器时钟周期的数量，这是因为消息能够在处理器将在空闲时的时间段期间、并且恰好在它们将要被发送之前被创建。传送寄存器和暂存存储器可以被用作模板以允许处理器创建样板(boiler-plate)消息并且对它们进行定制。应用编程接口(API)被提供以允许接近于消息创建的处理器时钟周期的最优消耗(即，消息的创建接近于每个处理器周期1个消息字的速率)。一个或多个队列被用来对所创建的消息进行推测性地排队。

此外，这里所描述的接口通过令一个或多个单独寻址的队列对传入的消息进行排队而减小了接收消息以及作用于所接收消息上的延时。队列可以与优先级等级相关联。优先级等级可以被用来确定以哪种顺序在不同队列的消息之间对消息进行处理。例如，来自具有最高优先级等级的队列的消息可以在来自具有较低优先级等级的队列的消息之前进行处理。这里所描述的消息网络接口可以允许实施数据密集的实时应用，其要求大体上低的消息响应延时以及大体上高的消息吞吐量。