[发明专利]处理器局部总线互斥存取的扩展结构及操作方法

摘要

本专利发明一种符合处理器局部总线(Processor Local Bus,PLB)协议互斥访问(Exclusive Access)的扩展。包括1)互斥访问需要扩展的控制信号与PowerPC处理器指令、硬件的关系，2)扩展控制信号的编码及其涵义3)从属端(slave)互斥访问控制监控器的设计思路4)从属端(slave)互斥访问控制监控器的响应对处理器行为的影响。解决了PLB总线原子访问需要锁总线的问题，从而实现基于PLB总线的系统，尤其是基于PLB总线多核系统的高效率的原子访问。

主权项

一种处理器局部总线互斥存取的扩展结构的操作方法,所述扩展结构包括基于POWER ISA的多核处理器，仲裁器，从机，扩展的指令包括互斥取数指令和互斥存数指令；扩展的总线信号包括处理器向仲裁器发出的互斥操作信号、仲裁器向从机发出的互斥操作信号、从机向仲裁器发出的互斥访问写错误信号、以及仲裁器向处理器发出的互斥访问写错误信号；处理器内设有互斥状态寄存器；从机内设有互斥监控器，并通过总线信号与处理器通信；所述操作方法步骤如下，(1)在多核处理器系统中，处理器对从机发出互斥取数指令来进行互斥读操作，处理器在总线上向仲裁器发出互斥操作信号，仲裁器向从机发出互斥操作信号，从机接受，表示其为互斥操作；(2)从机的互斥监控器接收到仲裁器发出的互斥操作信号，转为互斥状态，锁存处理器ID、访问地址和数据宽度，完成互斥读操作，并返回操作成功信号；(3)互斥读操作完成后，处理器的互斥状态寄存器置为1；(4)互斥状态寄存器为1时，处理器对从机发出互斥存数指令来进行互斥写操作，处理器在总线上向仲裁器发出互斥操作信号，仲裁器向从机发出互斥操作信号；同时会有其他处理器对从机发出互斥取数指令来进行互斥读操作；(5)从机的互斥监控器判断下一次互斥操作；如果是新的互斥读操作，则更新锁存处理器ID、访问地址和数据宽度，完成互斥读操作，互斥监控器保持互斥状态；(6)互斥监控器判断下一次互斥操作；如果是互斥写操作，互斥监控器状态转换为空闲状态，同时根据互斥写操作的处理器ID、访问地址和数据宽度与锁存信息进行匹配对比，相匹配则向处理器返回操作成功信号，且数据完成正常存储即写操作，不相匹配则向处理器返回操作失败信号，不执行写操作，所述操作失败信号为在总线上从机向仲裁器发出互斥访问写错误信号，仲裁器向处理器发出互斥访问写错误信号；(7)处理器根据互斥监控器返回的响应信号判断互斥操作是否完成，如果返回的是操作成功信号，则互斥状态寄存器清零，同时设置控制寄存器CR[CR0]＝1；(8)处理器根据互斥监控器返回的响应信号判断互斥操作是否完成，如果返回的是操作失败信号，则互斥状态寄存器也会清零,同时设置控制寄存器CR[CR0]＝0。