CN101788947B - 系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统，涉及系统总线技术领域，为更准确地监测系统总线的平均传输效率而发明。所述系统总线的监测方法，包括：接受预先配置的监测时间；在所述监测时间内实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间；确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率。本发明可用于监测系统总线的性能。

Description

系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统
技术领域
本发明涉及系统总线技术领域，尤其涉及一种系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统。 
背景技术
片上系统SOC(System On Chip)指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，并对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。由于片上系统高效的集成性能，其已经成为替代集成电路的主要解决方案，而且已经成为当前微电子芯片发展的必然趋势。 
其中，片上系统技术通常应用于小型且复杂的电子设备中。例如，声音检测设备的片上系统是在单个芯片上提供包括音频接收端、模数转换器、微处理器、必要的存储器以及输入输出逻辑控制等电子元器件的系统。在具体的应用情况下，这些电子元器件中有的可以作为主设备而发出命令请求，有的则可以作为从设备而响应该命令请求。而且可以在这些主设备和从设备之间设置系统总线以传输数据。 
在实际应用中，对系统总线的传输效率监测十分重要。例如对于图像显示装置而言，系统总线的传输效率将直接影响到图像显示的效果，系统总线的传输效率越高，则图像显示的效果越好。目前在对系统总线的传输效率进行监测时主要是应用EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)和ESL(Electrical System Level，即电子系统级)仿真的方法。在实现上述仿真的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于受到仿真模型的准确性，仿真场景的全面性等方面的影响，不能保证对系统总线的传输效率进行准确地监测。 
发明内容
本发明的实施例提供一种系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统，以更准确地监测系统总线的平均传输效率。 
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：一种系统总线的监测方法，包括：接受预先配置的监测时间；在所述监测时间内实时监测系统总线，监测系统总线的空闲时间，并确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间；确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；所 述监测系统总线的空闲时间，包括：在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；记录系统总线处于空闲状态的时间为系统总线的空闲时间。 
一种系统总线监测器，包括：接受单元，用于接受预先配置的监测时间；监测单元，用于在所述监测时间内实时监测系统总线，并确定系统总线的有效传输时间；所述监测单元包括：监测模块，用于监测系统总线的空闲时间；确定模块，用于确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间；确定单元，用于确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；所述监测模块包括：加法计数子模块，用于在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；减法计数子模块，用于在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；确定子模块，用于当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；空闲时间记录子模块，用于在系统总线处于空闲状态时，记录系统总线处于空闲状态的时间。 
一种片上系统，包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述主设备和从设备之间连接有系统总线，所述系统总线上连接有系统总线监测器，所述系统总线监测器用于接受预先配置的监测时间，并在所述监测时间内实时监测系统总线，监测系统总线的空闲时间，确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间，并确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；所述监测系统总线的空闲时间，包括：在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；记录系统总线处于空闲状态的时间为系统总线的空闲时间。 
本发明实施例提供的系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统，由于能够在预先配置的监测时间内直接实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间，并根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，因此这与利用仿真模型对系统总线进行仿真相比，能够更准确地监测系统总线的平均传输效率。 
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1为本发明实施例监测系统总线平均传输效率方法的示意图； 
图2为图1所示监测系统总线平均传输效率方法的详细示意图； 
图3为本发明实施例系统总线的传输命令请求示意图； 
图4为本发明实施例监测系统总线数据流量方法的示意图； 
图5为本发明实施例系统总线监测器的框架结构示意图； 
图6为图5所示系统总线监测器的详细示意图； 
图7为对图5所示系统总线监测器改进后的示意图； 
图8为本发明实施例中具体的系统总线监测器的结构示意图； 
图9为本发明实施例片上系统的结构示意图； 
图10为本发明实施例一种数据流量统计单元的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 
如图1所示，本发明实施例系统总线的监测方法包括：S11，接受预先配置的监测时间；S12，在所述监测时间内实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间；S13，根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，即，确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率。 
本实施例中系统总线的监测方法，由于能够在预先配置的监测时间内直接实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间，并根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，因此这与利用仿真模型对系统总线进行仿真相比，能够更准确地监测系统总线的平均传输效率。 
其中，所述系统总线监测方法的执行主体可以是专门设置的用于监测系统总线性能的监测器。且需要说明的是，本实施例中系统总线的性能包括但不限于：平均传输效率、数据流量或传输类型。 
下面以AXI(Advanced eXtensible Interface)总线为例来说明系统总线的监测技术，在其他的系统总线中也可以采用与本例类似的技术方案。具体地，如图2所示的实施例，本实施例中在所述监测时间内实时监测系统总线的平均传输效率具体为： 
S21，接受预先配置的监测时间； 
S22，确定系统总线的有效传输时间； 
其中，有效传输时间则可以通过多种方法进行确定。例如，可以在系统总线处于工作状态时，直接使用计数器来记录系统总线处于工作状态的时间，该时间即为有效传输时间。 
在本实施例中，所述确定系统总线的有效传输时间的方法为： 
S221，监测系统总线的空闲时间； 
S222，确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间。即系统总线的有效传输时间可以由下式确定： 
有效传输时间＝监测时间-空闲时间 
本实施例中，步骤S221，监测系统总线的空闲时间具体为，首先确定系统总线处于空闲状态，然后再记录系统总线处于空闲状态的时间，该时间即为空闲时间。 
其中，确定系统总线处于空闲状态的方法包括： 
S2211，在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数，即计数器加1； 
S2212，在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数，即计数器减1； 
在实际应用中，可能存在主设备发起一次命令请求，而要求从设备进行多次响应的情况，例如主设备发起一次命令请求以要求从设备分八次返回八个数值。此时，在从设备进行最后一次响应之后，才可以认为从设备完成了所述命令请求。具体而言，如图3所示，在AXI总线中，当wlast_ambi与awvalid_ambi和awready_ambi同时为高时，才可以确定从设备完成了一次写操作请求响应。同样地，当rlast_ambi与arvalid_ambi和arready_ambi同时为高时，才可以确定从设备完成了一次读操作请求响应。 
S2213，当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；否则，确定系统总线处于工作状态。 
需要说明的是，本实施例中，如果主设备同时发起两次命令请求，例如同时发起一次读操作请求和一次写操作请求，则计数器加2。同样地，如果从设备同时响应两次命令请求，例如同时响应一次读操作请求和一次写操作请求，则计数器减2。 
其中，记录系统总线处于空闲状态的时间的方法包括： 
S2214，记录系统总线处于空闲状态时的标准时钟信号数目，而该标准时钟信号的频率可以根据实际需要确定； 
S2215，根据所述标准时钟信号数目确定系统总线处于空闲状态的时间。在标准时钟信号的频率确定之后，标准时钟信号的周期也就可以确定了，这样根据记录的标准时钟信号的数目以及该标准时钟信号的周期就可以确定系统总线处于空闲状态的时间。 
S23，确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为系统总线的平均传输效率。即，系统总线的平均传输效率可以由下式确定： 
Figure GDA0000081863020000051
式中，监测时间可以根据实际应用情况进行配置。 
本实施例中，该命令请求包括读操作请求和写操作请求。具体如如图3所示，在AXI总线中，当awvalid_ambi和awready_ambi同时为高，则确定主设备发起了一次写操作请求；当arvalid_ambi和 arready_ambi同时为高，则确定主设备发起了一次读操作请求。 
如图4所示，本发明实施例还提供了一种在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量的方法，包括： 
S41，监测与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数； 
具体而言，所述命令请求包括读操作请求和写操作请求。再次参考图3，在AXI总线中，对awvalid_ambi和awready_ambi进行监测可以实现对主设备发起写操作请求次数的统计，而对arvalid_ambi和arready_ambi进行监测可以实现对主设备发起读操作请求次数的统计。 
S42，监测与系统总线相连的从设备响应所述命令请求的次数； 
对wready_ambi和wvalid_ambi进行监测可以实现对从设备响应写操作请求次数的统计，对rready_ambi和rvalid_ambi进行监测可以实现对从设备响应读操作请求次数的统计。 
S43，确定主设备发起的命令请求的次数与从设备响应所述命令请求的次数的和值为系统总线的数据流量。 
需要说明的是，在本实施例的实际应用中，由于主设备发起的命令请求的次数与从设备响应所述命令请求的次数相比很小，可以忽略。因此，在监测时间内监测系统总线的数据流量时，可以仅统计从设备响应的主设备发起的命令请求的次数。 
另外，本发明实施例还可以针对不同的命令ID进行数据流量的统计。以AXI总线为例可知，由于AXI总线支持outstanding(挂起)传输模式，因此在主设备利用命令ID1发起命令请求、且从设备尚未响应该命令请求时，主设备还可以利用命令ID2来发起下一个命令请求。这样AXI总线就可以同时传输携带有多个命令ID的命令请求。 
因此，当需要针对某一个具体的命令ID来监测系统总线的数据流量时，可以通过awid_ambi和arid_ambi实现对主设备针对某一个具体的命令ID发起的读写操作次数进行统计，即上述统计数据流量的方法中，所述命令请求均携带有统一的命令ID。 
上述实施例中虽然具体描述了在监测时间内实时监测系统总线的平均传输效率和数据流量的方法，但并不局限于此，在本发明的其 他实施例中，也可以根据实际需要在监测时间内实时监测系统总线的其他性能。 
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。 
本发明实施例还提供了一种系统总线监测器，该系统总线监测器用于接受预先配置的监测时间，并在所述监测时间内实时监测系统总线的性能。 
本实施例中系统总线监测器，由于能够在预先配置的监测时间内直接实时监测系统总线的性能，因此这与利用仿真模型对系统总线的性能进行仿真相比，能够更准确地监测系统的性能。 
如图5所示的实施例，为在监测时间内实时监测系统总线的平均传输效率，所述系统总线监测器包括： 
接受单元51，用于接受预先配置的监测时间； 
监测单元52，用于在所述监测时间内实时监测系统总线，并确定系统总线的有效传输时间； 
确定单元53，用于根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，即，确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率。 
本实施例中的系统总线监测器，由于能够在预先配置的监测时间内直接实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间，并根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，因此这与利用仿真模型对系统总线进行仿真相比，能够更准确地监测系统总线的平均传输效率。 
其中，监测单元52可以通过直接的方法来确定系统总线的有效传输时间。即，监测单元52可以在系统总线处于工作状态时，直接使用计数器来记录系统总线处于工作状态的时间，该时间即为有效传 输时间。 
或者，监测单元52可以通过间接的方法来确定系统总线的有效传输时间。即，通过确定系统总线的空闲时间来间接获得系统总线的有效传输时间。此时，如图6所示，所述监测单元52包括： 
监测模块521，用于监测系统总线的空闲时间； 
确定模块522，用于确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间。 
从图6中可知，本实施例中所述监测模块521包括： 
加法计数子模块5211，用于在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数； 
减法计数子模块5212，用于在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数； 
确定子模块5213，用于当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态； 
空闲时间记录子模块5214，用于在系统总线处于空闲状态时，记录系统总线处于空闲状态的时间。 
其中，空闲时间记录子模块5214包括： 
计数器，用于记录系统总线处于空闲状态时的标准时钟信号数目； 
统计器，用于根据所述标准时钟信号数目确定系统总线处于空闲状态的时间。 
与上述方法实施例相同，本实施例中所述命令请求包括读操作请求和写操作请求。 
如图7所示，为在监测时间内实时监测系统总线的数据流量所述系统总线监测器还包括： 
数据流量统计单元54，用于在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量。 
具体从图7中可知，该数据流量统计单元54包括： 
第一监测模块541，用于监测与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数； 
第二监测模块542，用于监测与系统总线相连的从设备响应所述命令请求的次数； 
流量确定模块543，用于确定主设备发起的命令请求的次数与从设备响应所述命令请求的次数的和值为系统总线的数据流量。 
在一个实施例中，如图10所示，数据流量统计单元54还可以包括： 
第三监控模块544，用于监测与系统总线相连的从设备响应与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数； 
第二流量确定模块545，用于确定第三监控模块544监测的次数为系统总线的数据流量。 
与上述方法实施例相同，本实施例中的数据流量统计单元54可以针对不同的命令ID进行数据流量的统计。以AXI总线为例可知，由于AXI总线支持outstanding(挂起)传输模式，因此在主设备利用命令ID1发起命令请求、且从设备尚未响应该命令请求时，主设备还可以利用命令ID2来发起下一个命令请求。这样AXI总线就可以同时传输携带有多个命令ID的命令请求。 
具体而言，如图8所示，本实施例中所述系统总线监测器包括系统总线状态监测器balance_counter、操作种类计数器op_counter、系统总线空闲时间计数器idle_counter、以及处理器processer。 
为了在监测时间内实时监测系统总线的平均传输效率，首先balance_counter在主设备发起一次命令请求时加1，并在从设备完成响应一次命令请求时减1，当balance_counter的值为0时，表明系统总线处于空闲状态。否则，就表明系统总线处于工作状态。 
在balance_counter监测到系统总线处于空闲状态之后，触发idle_counter开始对标准时钟信号进行计数。在该标准时钟信号的频率确定之后，通过对该标准时钟信号的计数，idle_counter就可以记录系统总线处于空闲状态的时间。 
之后，idle_counter将其记录的空闲时间传输给processer， processer根据该空闲时间以及预先存储的监测时间而确定系统总线的平均传输效率。 
而为了在监测时间内实时监测系统总线的数据流量，首先op_counter统计主设备发起的命令请求的次数、以及从设备响应该命令请求的次数。具体的统计方法与上述方法实施例中描述的统计方法相同。在监测时间内，当统计完成后，op_counter将统计结果发送给processer，processer根据该统计结果确定系统总线的数据流量。 
具体而言，图7所示的实施例中：监测单元可以包括系统总线状态监测器balance_counter和系统总线空闲时间计数器idle_counter；确定单元可以为处理器processer；数据流量统计单元可以包括操作种类计数器op_counter和处理器processer。 
如图9所示，本发明实施例提供了一种片上系统，该片上系统包括至少一个主设备901和至少一个从设备902，主设备901和从设备902之间连接有系统总线903，系统总线903上连接有系统总线监测器904，该系统总线监测器904用于接受预先配置的监测时间，在所述监测时间内实时监测系统总线的性能，确定系统总线的有效传输时间，并确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率。 
在一个实施例中，系统总线监测器904还用于，在上述监测时间内实时监测系统总线的数据流量。 
需要说明的是，本实施例中所述系统总线监测器的结构和功能与上述实施例中系统总线监测器的结构和功能相同，在此不再赘述。 
综上所述，本发明实施例提供的系统总线的监测方法、系统总线监测器及片上系统，由于能够在预先配置的监测时间内直接实时监测系统总线，确定系统总线的有效传输时间，并根据所述有效传输时间和所述监测时间确定所述系统总线的平均传输效率，因此这与利用仿真模型对系统总线进行仿真相比，能够更准确地监测系统总线的平均传输效率。 
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 

Claims (14)

1.一种系统总线的监测方法，其特征在于，包括：
接受预先配置的监测时间；
在所述监测时间内实时监测系统总线，监测系统总线的空闲时间，并确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间；
确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；
所述监测系统总线的空闲时间，包括：
在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；
在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；
当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；
记录系统总线处于空闲状态的时间为系统总线的空闲时间。
2.根据权利要求1所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述记录系统总线处于空闲状态的时间，包括：
记录系统总线处于空闲状态时的标准时钟信号数目；
根据所述标准时钟信号数目确定系统总线处于空闲状态的时间。
3.根据权利要求1所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述命令请求包括读操作请求和写操作请求。
4.根据权利要求1所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量。
5.根据权利要求4所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量，包括：
监测与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数；
监测与系统总线相连的从设备响应所述命令请求的次数；
确定主设备发起的命令请求的次数与从设备响应所述命令请求的次数的和值为系统总线的数据流量。
6.根据权利要求4所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量，包括：
监测与系统总线相连的从设备响应与系统总线相连的主设备发起 的命令请求的次数；
确定响应所述命令请求的次数为系统总线的数据流量。
7.根据权利要求5或6所述的系统总线的监测方法，其特征在于，所述命令请求中携带有统一的命令ID。
8.一种系统总线监测器，其特征在于，包括：
接受单元，用于接受预先配置的监测时间；
监测单元，用于在所述监测时间内实时监测系统总线，并确定系统总线的有效传输时间；所述监测单元包括：监测模块，用于监测系统总线的空闲时间；确定模块，用于确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间；
确定单元，用于确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；
所述监测模块包括：
加法计数子模块，用于在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；
减法计数子模块，用于在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；
确定子模块，用于当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；
空闲时间记录子模块，用于在系统总线处于空闲状态时，记录系统总线处于空闲状态的时间。
9.根据权利要求8所述的系统总线监测器，其特征在于，所述空闲时间记录子模块包括：
计数器，用于记录系统总线处于空闲状态时的标准时钟信号数目；
统计器，用于根据所述标准时钟信号数目确定系统总线处于空闲状态的时间。
10.根据权利要求8所述的系统总线监测器，其特征在于，所述系统总线监测器还包括：
数据流量统计单元，用于在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量。
11.根据权利要求10所述的系统总线监测器，其特征在于，所述数据流量统计单元包括：
第一监测模块，用于监测与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数；
第二监测模块，用于监测与系统总线相连的从设备响应所述命令请求的次数；
第一流量确定模块，用于确定主设备发起的命令请求的次数与从设备响应所述命令请求的次数的和值为系统总线的数据流量。
12.根据权利要求10所述的系统总线监测器，其特征在于，所述数据流量统计单元包括：
第三监控模块，用于监测与系统总线相连的从设备响应与系统总线相连的主设备发起的命令请求的次数；
第二流量确定模块，用于确定所述第三监控模块监测的次数为系统总线的数据流量。
13.一种片上系统，其特征在于，包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述主设备和从设备之间连接有系统总线，所述系统总线上连接有系统总线监测器，所述系统总线监测器用于接受预先配置的监测时间，在所述监测时间内实时监测系统总线，监测系统总线的空闲时间，确定所述监测时间与所述空闲时间的差值为系统总线的有效传输时间，并确定所述有效传输时间和所述监测时间的比值为所述系统总线的平均传输效率；
所述监测系统总线的空闲时间，包括：在监测到与系统总线相连的主设备发起一次命令请求时进行一次加法计数；在监测到与系统总线相连的从设备完成响应一次所述命令请求时进行一次减法计数；当所述加法计数的次数与所述减法计数的次数相等时，确定系统总线处于空闲状态；记录系统总线处于空闲状态的时间为系统总线的空闲时间。
14.根据权利要求13所示的片上系统，其特征在于，所述系统总线监测器还用于，在所述监测时间内实时监测系统总线的数据流量。 
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