[发明专利]一种用于并发访问的数据存储器仲裁电路及仲裁方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于数字信号处理器的存储器仲裁电路，属数字信号处理器技术领域。

背景技术

随着微电子工艺水平的发展，数字信号处理器性能日益提高，处理器由单核向多核发展，集成的外设部件也越来越多，与此相对应，外设通道、指令访存通道、核间访存通道对数据存储器的带宽匹配提出了新的需求。在这种背景下，多路优先级不同的通道同时访问存储器时，便会出现复杂的仲裁和竞争关系，指令访存通道中的原子操作在仲裁过程中还需要提供特殊的保护逻辑。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种能够解决多路外设DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)通道、多路访存通道对数据存储器的优先级仲裁的应用于数字信号处理器的数据存储器仲裁电路。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于并发访问的数据存储器仲裁电路，包括：

—外设DMA通道一级仲裁模块，用于连接外设通道请求接口，以固定优先级仲裁策略将请求同一存储器BLOCK的通道按从高优先级到低优先级排列，对于每个存储器BLOCK均存在相类似的逻辑，外设DMA通道一级仲裁模块初步预测出每个DMA通道的仲裁结果和每个存储器BLOCK的占用状态；

—访存通道一级仲裁模块，用于连接本地访存通道和核间访存通道，访存通道一次存储器请求可以请求多个存储器BLOCK，为保证执行行操作的一致性，要求一次请求中的多个存储器BLOCK同时获得仲裁权，两组访存通道按多核操作系统要求，以固定优先级仲裁策略进行仲裁判决；

—外设DMA通道与访存通道的二级仲裁模块，用于连接外设DMA通道一级仲裁模块和访存通道一级仲裁模块，将两个一级仲裁模块输出的仲裁结果结合原子操作指令保护模块输出的保护位标志联合判定，以访存优先级大于外设DMA通道为仲裁策略，重新判定外设DMA通道的仲裁结果和存储器BLOCK占用状态，生成多路通道的暂停和握手信号；

—原子操作指令保护模块，为每个存储器BLOCK设置原子操作保护标志位，当访存通道请求为原子操作指令时，相应存储器BLOCK保护标志位有效，此时,如果外设DMA通道有相同BLOCK请求，则判定其二级仲裁结果为失败。

数字信号处理器中的存储器仲裁电路存在于数据存储器和请求通道之间，是按照优先权利要求进行逻辑处理的电路模块，其作用主要在于：

1、平衡存储器读写带宽与多路通道请求带宽，可满足多输入请求通道至多输出响应通道的选择。

2、按通道优先级要求，响应存储器数据读写操作，保证高优先级的请求优先获得响应，低优先级的请求在高优先级传输间隙获得响应。

3、对于原子操作提供相应的保护机制，保证原子读写的一致性。

原子操作是不可分割的，在执行完毕前不会被任何其它任务或事件中断。在数字信号处理器中，定义原子操作指令如下：在原子操作指令中，读请求和写请求必须在同一执行行中配对使用，同时，剩下的指令槽上不允许出现普通访存指令。即原子操作为同一指令行上的一读和一写。

本发明还提供了一种用于并发访问的数据存储器仲裁的仲裁方法，具体包括下述步骤：

步骤一：判断外设DMA通道M是否存在对存储器BLOCK N的读写请求，并且通道M是否处于所有外设DMA通道中最高优先级，如果是，则转步骤二，如果否，则转步骤三；

步骤二：判断访存通道是否存在对存储器BLOCK N的读写请求，如果是，则转步骤三，如果否，则转步骤四；

步骤三：外设DMA通道M没有获得相应的仲裁权，如果通道M存在有效的存储器读写操作，则下一时钟周期前端输入寄存器需要保持上一周期的值；访存通道若存在相应存储器读写请求则获得对应的读写仲裁权；

步骤四：检测存储器BLOCK P的原子操作指令保护标志，如果有效，则转步骤三，如果无效，则转步骤五；

步骤五：外设DMA通道M获得存储器BLOCK P的访问仲裁权，其读写信号会被选择到相应的存储器输入端口，对于读操作，还需要将仲裁结果随流水线更新至后两级，以生成读出数据有效标志。

本发明的优点在于：为多路外设DMA通道和多路访存通道并发请求多端口数据存储器提供了有效的仲裁策略，支持访存通道原子类型的请求，可以及时响应高优先级通道请求，同时，由于采用纯组合逻辑电路，每个时钟周期均可更新仲裁结果，低优先级通道可以利用高优先级通道传输间隙得以访问存储器，兼顾了多路通道请求的实时性和存储器带宽充分利用的特点。

附图说明