CN101447931A

CN101447931A - 一种排他操作的实现方法和装置

Info

Publication number: CN101447931A
Application number: CNA2008101892566A
Authority: CN
Inventors: 宁佐林; 夏晶
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: CN101447931B

Abstract

本发明实施例公开了一种排他操作的实现方法和装置，包括以下步骤：向从设备转发来自主设备的读请求包并监控所述读请求包中标识的排他操作；转发来自所述从设备的与所述读请求包相应的读数据及应答包；接收所述主设备发送的写请求包并向先入先出FIFO队列中写入所述写请求包是否为排他操作的标识信息；接收所述主设备发送的写数据包，并根据所述FIFO队列中的标识信息以及监控的结果转发所述写数据包；处理来自所述从设备的写应答包并向所述主设备发送。本发明实施例中，通过对主从设备发送的数据包按照是否为排他操作分别处理，使主设备进行排他操作时，可以和其它读写操作以Outstanding方式混合进行。

Description

一种排他操作的实现方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种排他操作的实现方法和装置。

背景技术

AXI(Advanced eXtensible Interface，先进可扩展接口)传输基于五个传输通道进行，在上层协议看来，AXI是将传输按方向分为五种包，分别为读操作的AR(读请求包)、R(读数据及应答包)和写操作的AW(写请求包)、W(写数据包)、B(写应答包)；其中AR、AW、W包为主设备(Master)发送给从设备(Slave)，R及B为从设备返回给主设备。

AXI协议中实现了一种满足原子操作的硬件机制，即排他操作(Exclusive Access)。一次完整排他操作由一个AR、若干个R、一个AW、若干个W和一个B组成。以相同的ID号作为标帜。

现有技术中，采用普通的EX Monitor(Exclusive Monintor，排他操作监控器)监控排他操作。主设备通过总线系统向从设备发起的所有请求和写数据(AR、AW、W)都先经过EX Monitor，由EX Monitor处理后再将处理过的数据发送给从设备。同样，从设备对主设备的读数据和应答(R、B)，也是由EX Monitor先接受，由EX Monitor处理后再经由总线系统返回给主设备。

该EX Monitor的一个重要特点在于通过ID来截获一次完整的Exclusive操作中的AR、R、AW、W和B，但不支持该ID的排他操作和该ID的其他正常操作以Outstanding(挂起传输)的方式进行。

Outstanding是AXI协议中的重要部分，该特性有效增强了总线的利用率。Outstanding指协议中前一个传输请求发出，当前操作未完成前可发起下一次操作，即某ID发起排他操作的过程中，其AR-R-AW-W-B顺序中可能有其他正常读写操作的各种类型的包检查在里面，这种特性将造成排他操作的复杂化。

例如，排他操作和一个正常读操作以一个相同的ID号，以Outstanding的方式进行，从设备返回的R以AR的顺序返回，此时，在EX Monitor截获排他操作的AR并记录后，后续将陆续截获正常读操作的R和排他操作的R，因为该EX Monitor并没有对该ID的Outstanding状态进行记录，因此EX Monitor无法判定该R属于排他操作还是属于正常读操作，无法完成修改R中的应答为EXOKAY的工作。该缺陷在对Outstanding中的W修改和B修改上具有同样的问题。

因此，通常设计的EX Monitor不支持排他操作和其他正常操作进行间插，要求主设备在发起排他操作前，必须等待所有未完成的操作完成，而后续的操作，也必须在该排他操作全部完成之后才能进行。这种设定对主设备的设计带来了极大的不变，且现有的很多支持排他操作的主设备在应用中也受到了很多限制。毕竟在很多主设备的应用上，包括ARM的处理器ARM1176，或者是将AHB的锁定传输转换为AXI的排他传输时，都很难避免排他操作和其他正常操作的Outstanding。

在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

不支持主设备以Outstanding方式进行相同ID的排他操作和其他操作，从而对主设备的设计带来了极大的不变。

发明内容

本发明实施例提供一种排他操作的实现方法和装置，以实现EXMonitor支持主设备以Outstanding方式同时进行排他操作和其它操作。

本发明实施例提供一种排他操作的实现方法，包括以下步骤：

向从设备转发来自主设备的读请求包，并监控所述读请求包中标识的排他操作；

接收来自所述从设备的与所述读请求包相应的读数据及应答包，并向所述主设备转发；

接收所述主设备根据所述读数据及应答包发送的写请求包，并向先入先出FIFO队列中写入所述写请求包是否为排他操作的标识信息；

接收所述主设备发送的写数据包，并根据所述FIFO队列中的标识信息以及所述监控的结果向所述从设备转发所述写数据包；

接收所述从设备发送的所述写数据包的写应答包，根据所述监控的结果处理所述写应答包，并向所述主设备发送。

本发明实施例提供一种排他操作的实现装置，包括：

读请求单元，用于向从设备转发来自主设备的读请求包，并监控所述读请求包中标识的排他操作；

读应答单元，用于接收来自所述从设备的与所述读请求单元的读请求包，并向所述主设备转发；

写请求单元，用于接收所述主设备根据所述读应答单元转发的读数据及应答包发送的写请求包，并向先入先出FIFO队列中写入所述写请求包是否为排他操作的标识信息；

写数据单元，用于接收所述主设备发送的写数据包，并根据所述写请求单元中FIFO队列中的标识信息以及所述读请求单元监控的结果向所述从设备转发所述写数据包；

写应答单元，用于接收所述从设备发送的所述写数据包的写应答包，根据所述监控的结果处理所述写应答包，并向所述主设备发送。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

本发明实施例中，通过对主从设备发送的数据包按照是否为排他操作分别处理，使主设备进行排他操作时，可以和其它读写操作以Outstanding方式混合进行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的方法的详细流程示意图；

图3为本发明实施例提供的方法在一应用场景下的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的装置的详细结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行介绍。

本发明实施例提供一种排他操作的实现方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤s101，向从设备转发来自主设备的读请求包，并监控该读请求包中标识的排他操作；

步骤s102，接收来自从设备的与读请求包相应的读数据及应答包，并向主设备转发；

步骤s103，接收主设备根据读数据及应答包发送的写请求包，并向先入先出FIFO(First In-First Out)队列中写入写请求包是否为排他操作的标识信息；

步骤s104，接收主设备发送的写数据包，并根据FIFO队列中的标识信息以及监控的结果向从设备转发写数据包；

步骤s105，接收从设备发送的写数据包的写应答包，根据监控的结果处理写应答包，并向主设备发送。

通过采用本发明实施例提供的方法，对主从设备发送的数据包按照是否为排他操作分别处理，使主设备进行排他操作时，可以和其它读写操作以Outstanding方式混合进行。

本发明实施例提供一种排他操作的实现方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤s201，EX Monitor从总线系统收到主设备发起的某ID号的排他操作的AR时，将该AR正常转发给从设备，但对该操作的地址记录进行监控。一组排他操作的AR、R、AW、W以及B使用相同的ID号标识。

步骤s202，EX Monitor在收到该ID号对应的排他操作的B之前，即排他操作完成之前，对其他所有操作的AR和AW进行观测，看其访问地址是否和被监控地址相同，如果相同，则用其内部逻辑将该排他操作做上失败的标志。

步骤s203，EX Monitor对截获的R不做处理，直接转发给总线系统返回给主设备。因为从设备已经将R中的应答修改为EXOKAY，表示从设备支持排他操作。

本发明实施例中，从设备具有判定R、B属于哪一个AR或AW的能力。具体的，从设备根据AR和AW中的标识，如ARLOCK和AWLOCK信息，判断该AR和AW为排他操作，对属于排他操作AR的R和属于排他操作AW的B，都直接发送EXOKAY应答，而非正常情况下的OKAY信息。经过这样的处理，属于排他操作的R和B都被从设备预先修改应答信息为EXOKAY，其中R的EXOKAY表示从设备支持排他操作，从而不需要EX Monitor对R再进行处理。

步骤s204，EX Monitor转发主设备通过总线系统发送的排他操作AW给从设备，根据AW是排他操作或普通操作向单比特FIFO队列中写入信息。

每次转发AW，EX Monitor都根据该AW是排他操作或普通操作向单比特FIFO队列中写入信息。当该AW不为排他操作时，向FIFO队列写入标识非排他操作的第一信息；当该AW为排他操作时，向FIFO队列中写入标识排他操作的第二信息。

本发明实施例在EX Monitor中包括一单比特FIFO(First In First Out，先入先出)队列，该FIFO队列记录当前所有未完成的写操作。例如，当EX Monitor截获一个AW时，就向FIFO队列中写入一个单比特信息，如果是正常AW，写入第一信息，如0；如果是排他操作，则写入第二信息，如1。

因为AXI协议规定无论ID如何，W顺序将和AW顺序一一对应。因此，每截获一组W，就可从FIFO队列中读取一个单比特信息，判定该W组为排他操作的W，还是正常操作的W。再通过ID号判定是哪一个ID所检测的排他操作，并根据其检测结果确定是否需要修改Strobe信号，阻止数据写入从设备对应的地址。

步骤s205，EX Monitor截获所有主设备发给从设备的所有W，根据单比特FIFO队列中的信息判断该组W是否属于排他操作，并根据判断结果发送该W。

因为一组W对应一个AW，所以在截获某组的第一W时，EX Monitor从单比特FIFO队列中读取信息，判定该组W是属于排他操作还是正常操作。

如果是正常操作，则直接转发；如果是排他操作，则再根据ID号，停止该排他操作地址的监控。根据当前对该排他导致记录的失败或成功信息做不同处理。如果成功，则不做任何处理，排他操作的W被正常转发给从设备；如果失败，EX Monitor对截获的W，修改其中的Strobe信号(写使能)为无效，再将W转发给从设备，写数据不被写入对应地址。

步骤s206，EX Monitor截获排他操作中最后返回的B。

因为从设备对排他操作的AW都返回携带EXOKAY信息的B，所以，如果该排他操作记录为成功，B无需处理，转发给总线系统返回给主设备，如果排他操作失败，EX Monitor对该B，需要修改其中的应答信息EXOKAY改回OKAY，再将B转发给总线系统返回给主设备，告知主设备该次操作失败。

下面结合一具体应用场景对本发明进行进一步介绍。一个和正常读写操作以相同ID、Outstanding方式工作的流程示例，主设备共完成了一次排他操作，一次正常读操作和一次正常写操作。

本发明实施例提供一种排他操作的实现方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤s301，主设备在以同一ID发起正常读操作AR0和排他操作AR1。

最开始是主设备发起的正常读操作AR0，AR0对应的R0和R1没有返回前，主设备在同一个ID上发起了排他操作的AR1。

步骤s302，EX Monitor转发该AR0和AR1，并记录AR1的地址。

EX Monitor对AR1进行了记录，开始监控。

步骤s303，从设备根据AR0和AR1的不同，返回AR0对应的R0和AR1对应的R1。

从设备返回AR0对应的R0时，附带OKAY信息，返回AR1对应的R2时，附带EXOKAY信息。

步骤s304，EX Monitor将R0和R1直接向主设备转发。

步骤s305，主设备在同一个ID上发起了一个正常写操作的AW0，随后发起排他操作的AW1。

步骤s306，EX Monitor将对正常操作的AW0和排他操作的AW1，依次向单比特FIFO队列写入0和1的序列，并根据该FIFO队列中记录的信息对主设备发送的写数据进行处理。

主设备依照AW0和AW1的顺序发出了W0、W1、W2和W3，其中W0和W1属于AW0，W2和W3属于AW1。收到W0时，EX Monitor从单比特FIFO队列中读取一个信息，为0，表示W0和W1属于正常操作，转发即可。收到W2时，从单比特FIFO队列中读取一个信息，为1，表示对应排他操作，此时结束排他操作的监控，并根据监控的结果处理W2；如果排他操作成功则正常转发，否则将Strobe置为无效再转发W2。

步骤s307，从设备返回B0和B1，因为B1属于排他操作，从设备让B1携带了EXOKAY信息。EX Monitor对B0无需处理，直接转发，对B1，则根据排他操作成功与否进行处理：成功则直接转发，否则将EXOKAY修改为OKAY，通知主设备排他操作失败。

本发明实施例提供一种排他操作的实现装置，如图4所示，包括：

读请求单元41，用于向从设备转发来自主设备的读请求包，并监控读请求包中标识的排他操作。

该单元收到主设备发起的某ID号的排他操作的读请求包时，将该读请求包正常转发给从设备，但对该操作的地址记录进行监控，在收到该ID号对应的排他操作的写应答包之前，对其他所有操作的读请求包和写请求包进行观测，看其访问地址是否和被监控地址相同，如果相同，则用其内部逻辑将该排他操作做上失败的标志。

读应答单元42，用于接收来自从设备的与读请求单元41的读请求包相应的读数据及应答包，并向主设备转发。

读应答单元42对截获的读数据及应答包不做处理，直接转发给总线系统返回给主设备。对于排他操作，从设备直接将读数据及应答包中的应答修改为EXOKAY，表示从设备支持排他操作。

写请求单元43，用于接收主设备根据读应答单元转发的读数据及应答包发送的写请求包，并向先入先出FIFO队列中写入写请求包是否为排他操作的标识信息。

写请求单元43转发主设备发送的排他操作写请求包给从设备，每次转发写请求包，根据该写请求包是排他操作或普通操作向单比特FIFO队列中写入信息。

写数据单元44，用于接收主设备发送的写数据包，并根据写请求单元43中FIFO队列中的标识信息以及读请求单元41监控的结果向从设备转发写数据包。

因为一组写数据包对应一个写请求包，所以在截获某组的第一写数据包时，写数据单元44从单比特FIFO队列中读取信息，判定该组写数据包是属于排他操作还是正常操作。如果是正常操作，则直接转发；如果是排他操作，则根据当前对该排他导致记录的失败或成功信息做不同处理。如果成功，则不做任何处理，排他操作的写数据包被正常转发给从设备；如果失败，EX Monitor对截获的写数据包，修改其中的Strobe信号(写使能)为无效，再将写数据包转发给从设备，写数据不被写入对应地址。

写应答单元45，用于接收从设备发送的写数据包的写应答包，根据读请求单元41监控的结果处理写应答包，并向主设备发送。

其中，读请求单元41向从设备的相应地址转发排他操作的读请求包并监控该地址上排他操作的结果；如图5所示，写请求单元43包括：

第一写入子单元431，用于当接收的写请求包不为排他操作时，向FIFO队列写入标识非排他操作的第一信息；

第二写入子单元432，用于当接收的写请求包为排他操作时，向FIFO队列中写入标识排他操作的第二信息。

写数据单元44包括：

第一转发子单元441，用于当写请求单元43中FIFO队列中的标识信息为第一信息时，说明该写数据包不为排他操作，直接转发写数据包；

第二转发子单元442，用于当写请求单元43中FIFO队列中的标识信息为第二信息时，说明该写数据包为排他操作，根据读请求单元41监控的结果转发写数据包；具体的，若监控的结果为成功，则向从设备中上述读请求包的存储地址转发写数据包；否则，修改写数据包的写使能信号，向从设备中上述读请求包的存储地址以外的地址转发写数据包。

写应答单元45包括：

第一写应答子单元451，用于当写应答包不为排他操作时，直接向主设备转发写应答包；

第二写应答子单元452，用于当写应答包为排他操作时，根据读请求单元41监控的结果进行处理；具体的，若监控的结果为成功，直接转发写应答包；否则，修改写应答包中的应答信息为非支持排他操作信息并转发。

通过采用本发明实施例提供的装置，对主从设备发送的数据包按照是否为排他操作分别处理，使主设备进行排他操作时，可以和其它读写操作以Outstanding方式混合进行。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种排他操作的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读请求包中携带标识所述读请求包是否为排他操作的信息；当所述标识为是时，与所述读请求包相应的读数据及应答包中携带支持排他操作的应答信息。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向从设备转发来自主设备的读请求包之后还包括：

所述从设备识别所述读请求包是否为排他操作，若所述读请求包为排他操作，则所述从设备发送支持排他操作的读数据及应答包。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向从设备转发来自主设备的读请求包，并监控所述读请求包中标识的排他操作具体为：

所述读请求包为排他操作时，向从设备转发所述读请求包并监控所述从设备中所述读请求包的存储地址上排他操作的结果。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收主设备根据所述读数据及应答包发送的写请求包并向FIFO队列中写入所述写请求包是否为排他操作的标识信息包括：

当所述写请求包不为排他操作时，向所述FIFO队列写入标识非排他操作的第一信息；

当所述写请求包为排他操作时，向所述FIFO队列中写入标识排他操作的第二信息。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述FIFO队列中的标识信息以及监控的结果向所述从设备转发所述写数据包包括：

当所述FIFO队列中的标识信息为第一信息时，直接向所述从设备转发所述写数据包；

当所述FIFO队列中的标识信息为第二信息时，若所述监控的结果为成功，则向所述读请求包的存储地址转发所述写数据包；否则，修改所述写数据包的写使能信号，向所述读请求包的存储地址以外的地址转发所述写数据包。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收从设备发送的所述写数据包的写应答包，根据所述监控的结果处理所述写应答包，并向所述主设备发送包括：

当所述写应答包不为排他操作时，直接向所述主设备转发所述写应答

包；

当所述写应答包为排他操作时，若所述监控的结果为成功，直接向所述主设备转发所述写应答包；否则，修改所述写应答包中的应答信息为非支持排他操作信息并转发。

8、一种排他操作的实现装置，其特征在于，包括：

读应答单元，用于接收来自所述从设备的与所述读请求单元的读请求包

相应的读数据及应答包，并向所述主设备转发；

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述写请求单元包括：

第一写入子单元，用于当所述接收的写请求包不为排他操作时，向所述FIFO队列写入标识非排他操作的第一信息；

第二写入子单元，用于当所述接收的写请求包为排他操作时，向所述FIFO队列中写入标识排他操作的第二信息。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述写数据单元包括：

第一转发子单元，用于当所述写请求单元中FIFO队列中的标识信息为第一信息时，直接向所述从设备转发所述写数据包；

第二转发子单元，用于当所述写请求单元中FIFO队列中的标识信息为第二信息时，若所述监控的结果为成功，则向所述读请求包的存储地址转发所述写数据包；否则，修改所述写数据包的写使能信号，向所述读请求包的存储地址以外的地址转发所述写数据包。

11、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述写应答单元包括：

第一写应答子单元，用于当所述写应答包不为排他操作时，直接向所述主设备转发所述写应答包；

第二写应答子单元，用于当所述写应答包为排他操作时，若所述监控的结果为成功，直接向所述主设备转发所述写应答包；否则，修改所述写应答包中的应答信息为非支持排他操作信息并转发。