CN102999471A

CN102999471A - 一种多处理器共享非易失性存储卡的方法及系统

Info

Publication number: CN102999471A
Application number: CN2011102679263A
Authority: CN
Inventors: 张武; 宋毅; 王劲林
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Zhengzhou Xinrand Network Technology Co ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: CN102999471B

Abstract

本发明提出一种多处理器共享非易失性存储卡的方法及系统，该方法的多处理器之间基于主从模式共享非易失性存储卡，包含：从处理器向主处理请求使用非易失性存储卡的步骤；主处理响应从处理器的请求，并通过一多路选择开关控制从处理器与非易失性存储卡的接通。所述从处理器通过设置于主处理器和从处理器之间的存储请求信号总线向主处理请求使用非易失性存储卡。本发明的从处理器通过存储请求信号总线从主处理器获取非易失性存储卡的使用权，主处理器控制电子开关使处理器与非易失性存储卡的总线连通，实现多处理器以主从模式共享非易失性存储卡。本发明为实现结构紧凑、性价比高的多处理器计算机系统提供共享非易失性存储卡实用的解决方法。

Description

一种多处理器共享非易失性存储卡的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种非易失性存储卡的共享，具体涉及一种多处理器共享非易失性存储卡的方法及系统。

背景技术

非易失性存储卡在计算机系统中的地位是不可或缺的，随着计算机系统要处理的数据越来越多，外置存储卡以其小巧的体积、便携、可快速替换的优点在计算机系统中得到广泛的应用。本发明所说的存储卡主要包括CF卡、SD卡、Micro SD卡、MMC卡等基于FLASH的存储设备。处理器通过一定的接口访问存储卡设备。

现有技术在一个计算机系统中包含多个处理器已经是一种通用的做法，因为一个处理器在性能提升方面已经达到瓶颈，虽然技术一直进步，单个处理器性能提升的幅度有限，这就促进了多个处理器协同处理同一任务的技术的发展。跟传统的单处理器系统相比，多处理器带来了更强的并行处理能力，更高的计算密度和更低的时钟频率，并大大减少了散热和功耗。目前，在主流服务器产品中，双处理器已经占据了主要地位，采用更多的处理器的计算机系统也已占据一定市场。

现有技术在工业计算中广泛使用ATCA等系统，由于这些系统的结构空间和功耗等受限，因此为这些系统的一个计算机板配备多个非易失性存储卡具有很大困难。同时在这些系统的计算机板上都有多个处理器，因此在这种情况下，多处理器共享非易失性存储卡显得非常必要。

通常情况下，一个计算机系统中的多个处理器由外部电路连在一起，并由一个外部设备协调如何共享存储卡等外部存储设备，例如专利《多重CPU的存储卡共享装置》要单独设立一个存储卡中继器，专利《外部数据存储设备共享切换电路及其应用系统》要单独设立一个总线状态仲裁器。这两个专利虽然提出了多个处理器共享外部存储卡的技术方案，但它们都增加了单独的硬件电路，因此提高了成本增大了设计复杂性，实际应用比较困难。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术在为了解决多个处理器共享外部存储卡的问题时均采用增加单独的硬件电路的策略，从而造成的成本高、设计复杂且实际应用比较困难等问题，本发明提供一种多处理器共享非易失性存储卡的方法及系统。

本发明提供一种多处理器共享非易失性存储卡的方法，该方法的多处理器之间基于主从模式共享非易失性存储卡，包含：步骤1，从处理器向主处理请求使用非易失性存储卡的步骤；步骤2，主处理响应从处理器的请求，并通过一多路选择开关控制从处理器与非易失性存储卡的接通。

上述技术方案中，所述从处理器通过设置于主处理器和从处理器之间的存储请求信号总线向主处理请求使用非易失性存储卡。

所述步骤2进一步包含如下步骤：

步骤2-1，主处理器按照非易失性存储卡的使用状态判断是否将存储卡使用权分配给从处理器。

步骤2-2，如果从处理器能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用确认信号，进入下一步骤；如果从处理器不能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用拒绝信号，请求过程结束。

步骤2-3，主处理器驱动多路选择开关控制线，使从处理器通过多路选择开关接入到所述非易失性存储卡的存储卡总线。

步骤2-4，从处理器开始使用所述非易失性存储卡。

优化的，所述步骤2-4之后还包含：正在使用所述非易失性存储卡的从处理器主处理器发出非易失性存储卡使用保持信号，同时主处理器向其余为使用非易失性存储卡的从处理器发送存储卡使用状态信号。

进一步优化的，当所述从处理器要停止使用的非易失性存储卡时，该从处理器通过存储信号请求总线向主处理器发送存储使用完毕信号，主处理器收到这个信号后，驱动多路选择开关，断开非易失性存储卡与从处理器的连接。

基于上述方法本发明还一种多处理器共享非易失性存储卡的系统，该系统多处理器之间基于主从模式共享非易失性存储卡，包含多处理器、一非易失性存储卡和与该存储卡相连的存储卡总线，其特征在于，所述系统将多处理器其中之一设定为主处理器，其余处理器为该主处理器的从处理器，所述从处理器通过主处理器控制获得非易失性存储卡的使用权；所述主处理器与从处理器之间通过一存储请求信号总线相连，该总线用于从处理器向主处理请求使用非易失性存储卡；所述主处理器还通过一多路选择开关控制从处理器与非易失性存储卡的接通或断开；其中，所述选择开关受控于主处理器。

上述技术方案中，所述主处理器还进一步包含：

判断模块，用于按照非易失性存储卡的使用状态判断是否将存储卡使用权分配给从处理器；反馈模块，用于向发起非易失性存储卡使用请求的模块根据判断模块的判断结果发送反馈信息，即：如果从处理器能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用确认信号；如果从处理器不能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用拒绝信号；使用状态存储下发模块，用于接收并存储正在使用所述非易失性存储卡的从处理器发出的保持信号，或主处理器向其余未使用非易失性存储卡的从处理器发送存储卡使用状态信号；和多路选择开关控制模块，用于结合判断模块的结果及从处理器的反馈信号生成控制信号，控制从处理器何时建立或断开与所述非易失性存储卡的连接。

可选的，所述主处理器通过一多路选择开关控制线控制所述多路选择开关；所述多路选择开关与所述存储卡通过一存储卡总线相连。

本发明涉及一种基于主从模式的多处理器非易失性存储卡共享方法。本发明的从处理器通过存储请求信号总线从主处理器获取非易失性存储卡的使用权，主处理器控制电子开关使从处理器与非易失性存储卡的总线连通，实现多处理器以主从模式共享存储卡。本发明为实现结构紧凑、性价比高的多处理器计算机系统提供共享非易失性存储卡实用的解决方法。

与现有技术相比本发明的技术优势在于，由于现有技术在结构紧凑、性价比高的多处理器计算机系统中，如果为多个处理器的每个处理器都配备一个非易失性存储卡将占用大量的系统空间，因此策略不可取。此时多个处理器共享一个非易失性存储卡是较好的解决方案。但是，如果采用现有技术用一个额外的硬件对多个处理器访问一块存储卡进行控制，会增加系统复杂度和成本；所以将控制功能放到某个处理器上(即本发明所述的主处理器)，采用主从的工作模式是很好的解决方案。本发明提供的方法可以使实现结构紧凑、性价比高的多处理器计算机系统共享非易失性存储卡。

附图说明

图1是本发明的一种多处理器共享非易失性存储卡的系统的原理框图；

图2是本发明的一种多处理器共享非易失性存储卡的方法的流程图；

图3是本发明一个优选实施例组成框图；

图4是图3系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

本发明的技术方案包括以下内容：

1、一种基于主从模式的多处理器非易失性存储卡共享方法，从处理器通过存储请求信号总线从主处理器获取非易失性存储卡的使用权，主处理器控制多路选择开关使从处理器与非易失性存储卡的总线连通，实现多处理器以主从模式共享非易失性存储卡。其特征是：该存储共享系统包括主处理器和从处理器、存储请求信号总线、基于多路选择开关的非易失性存储卡总线、多路选择开关控制线。

2、主处理器接收从处理器发来的非易失性存储卡使用请求信号，由主处理器按照存储卡使用状态将存储卡使用权分配给从处理器。从处理器在使用存储卡的时候，定期或不定期向主处理器发出存储使用保持信号。不管有没有存储器在使用存储卡，主处理器都定期或不定期向所有从处理器发送存储卡使用状态信号。

3、存储请求信号总线为双向总线，用于传递从处理器到主处理器的存储使用请求信号，以及主处理器到从处理器的存储使用确认信号。

4、主处理和从处理器通过多路选择开关分别接入到非易失性存储卡总线，实现处理器对存储卡的访问。

5、根据主处理器对非易失性存储卡使用的分配，主处理器驱动多路选择开关控制线，使某一从处理器获得存储卡的使用权。

逐一结合附图，解释说明本发明的技术方案。

如图1所示，该图为本发明的原理示意图，从该图中可以看出本发明的系统包含主处理器101、若干从处理器(从处理器1到从处理器n)、存储请求信号总线104、多路选择开关控制线105、多路选择开关107、存储卡总线106和存储卡108。

所述主处理器和所有的从处理器一端通过存储请求信号总线104进行相互通信，存储请求信号总线104用于传输从处理器的存储卡使用请求信号，主处理向从处理器反馈的使用请求信号，使用存储卡的从处理器向主处理器上报的使用情况信息及主处理器向所有从处理器发送的存储卡使用状态信息。

所述主处理器和所有的从处理器另一端通过一多路选择开关相连107，所述多路选择开关107受控于主处理器101通过多路选择开关控制线105发送的控制信号，该控制信号控制那个从处理器可以通过存储卡总线106与存储卡108的接通。

如图2所示，该图为基于上述系统的主从处理器共享存储卡的流程图，具体步骤包括：

步骤201、从处理器要访问存储卡时，通过存储请求信号总线向主处理器发出存储卡使用请求信号。

步骤202、主处理器按照存储卡使用状态判断是否可将存储卡使用权分配给从处理器。

步骤203、如果从处理器可以访问存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用确认信号。

步骤204、如果从处理器不可以访问存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用拒绝信号。

步骤205、主处理器驱动多路选择开关控制线，使从处理器通过多路选择开关接入到存储卡总线。

步骤206、从处理器使用存储卡，同时定期或不定期向主处理器发出存储使用保持信号。主处理器定期或不定期向所有从处理器发送存储卡使用状态信号。

步骤207、从处理器使用存储卡完毕后，通过存储信号请求总线向主处理器发送存储使用完毕信号。

步骤208、主处理器收到这个信号后，驱动多路选择开关，断开存储卡与从处理器的连接。

上述描述的具体步骤只是本发明的一个具体实施方式，本领域技术人员只要基于本发明提出的多处理器之间采用主从模式共享非易失性存储卡构思的其它的具体实施方式(包含省略了某个步骤或者合并了某个步骤等)都属于惯用手段的直接置换，都落在本发明的技术方案之内。

实施例

图3所示，本实施例主要由主处理器301，从处理器302，SPI总线303、多路选择开关控制线304、基于FPGA 305的CF卡总线306、CF卡307组成。其中SPI总线303即为存储请求信号总线，FPGA 304即为多路选择开关，CF卡总线306即为存储卡总线，CF卡307即为存储卡。它们处在一个ATCA系统中，ATCA是结构紧凑、性价比高的计算机系统，通常系统中存在多个处理器，本实施例有两个处理器。两个处理器共享一个CF卡。图3是存储卡相关部分的结构图。两个CPU通过一个SPI总线通信。

从处理器302访问CF卡306的步骤如图4：

步骤401、从处理器302通过SPI总线303向主处理器301发出存储卡使用请求信号。

步骤402、主处理器301按照CF卡307使用状态判断是否可将CF卡307使用权分配给从处理器302。

步骤403、如果从处理器302可以访问CF卡307，主处理器301通过SPI总线303向从处理器302发出存储使用确认信号。

步骤404、如果从处理器302不可以访问CF卡307。主处理器301通过SPI总线303向从处理器302发出存储使用拒绝信号。

步骤405、主处理器301通过多路选择开关控制线304修改FPGA 305，使从处理器302通过CF卡总线306接入到CF卡307。

步骤406、从处理器302使用CF卡307，从处理器302定期通过SPI总线303向主处理器301发送存储使用保持信号。主处理器301定期通过SPI总线303向从处理器302发出存储使用状态信号，以通知从处理器301现在CF卡307正被从处理器301使用。

步骤407、从处理器302使用CF卡307完毕后，通过SPI总线303向主处理器301发送存储使用完毕信号。

步骤408、主处理器301收到存储使用完毕信号后，通过多路选择开关控制线304修改FPGA305，断开CF卡307与从处理器302的连接。

上述描述的具体步骤只是本发明的一个具体实施方式，本领域技术人员只要基于本发明提出的多处理器之间采用主从模式共享非易失性存储卡构思的其它的具体实施方式(包含省略了某个步骤或者合并了某个步骤)都属于惯用手段的直接置换，都落在本发明的技术方案之内。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种多处理器共享非易失性存储卡的方法，该方法的多处理器之间基于主从模式共享非易失性存储卡，包含：

步骤1，从处理器向主处理请求使用非易失性存储卡的步骤；

步骤2，主处理响应从处理器的请求，并通过一多路选择开关控制从处理器与非易失性存储卡的接通。

2.根据权利要求1所述的多处理器共享非易失性存储卡的方法，其特征在于，所述从处理器通过设置于主处理器和从处理器之间的存储请求信号总线向主处理请求使用非易失性存储卡。

3.根据权利要求2所述的多处理器共享非易失性存储卡的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包含如下步骤：

步骤2-1，主处理器按照非易失性存储卡的使用状态判断是否将存储卡使用权分配给从处理器；

步骤2-2，如果从处理器能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用确认信号，进入下一步骤；如果从处理器不能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用拒绝信号，请求过程结束；

步骤2-3，主处理器驱动多路选择开关控制线，使从处理器通过多路选择开关接入到所述非易失性存储卡的存储卡总线；

步骤2-4，从处理器开始使用所述非易失性存储卡。

4.根据权利要求3所述的多处理器共享非易失性存储卡的方法，其特征在于，所述步骤2-4之后还包含：正在使用所述非易失性存储卡的从处理器向主处理器发出非易失性存储卡使用保持信号，同时主处理器向其余未使用非易失性存储卡的从处理器发送存储卡使用状态信号。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的多处理器共享非易失性存储卡的方法，其特征在于，当所述从处理器要停止使用的非易失性存储卡时，该从处理器通过存储信号请求总线向主处理器发送存储使用完毕信号，主处理器收到这个信号后，驱动多路选择开关，断开非易失性存储卡与从处理器的连接。

6.一种多处理器共享非易失性存储卡的系统，该系统多处理器之间基于主从模式共享非易失性存储卡，包含多处理器、一非易失性存储卡和与该存储卡相连的存储卡总线，其特征在于，所述系统将多处理器其中之一设定为主处理器，其余处理器为该主处理器的从处理器，所述从处理器通过主处理器控制获得非易失性存储卡的使用权；

所述主处理器与从处理器之间通过一存储请求信号总线相连，该总线用于从处理器向主处理请求使用非易失性存储卡；

所述主处理器还通过一多路选择开关控制从处理器与非易失性存储卡的接通或断开；

其中，所述选择开关受控于主处理器。

7.根据权利要求6所述的多处理器共享非易失性存储卡的系统，其特征在于，所述主处理器还进一步包含：

判断模块，用于按照非易失性存储卡的使用状态判断是否将存储卡使用权分配给从处理器；

反馈模块，用于向发起非易失性存储卡使用请求的模块根据判断模块的判断结果发送反馈信息，即：如果从处理器能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用确认信号；如果从处理器不能访问所述非易失性存储卡，主处理器通过存储请求信号总线向从处理器发出存储使用拒绝信号；

使用状态存储下发模块，用于接收并存储正在使用所述非易失性存储卡的从处理器发出的保持信号，或主处理器向其余未使用非易失性存储卡的从处理器发送存储卡使用状态信号；和

多路选择开关控制模块，用于结合判断模块的结果及从处理器的反馈信号生成控制信号，控制从处理器何时建立或断开与所述非易失性存储卡的连接。

8.根据权利要求6或7所述的多处理器共享非易失性存储卡的系统，其特征在于，所述主处理器通过一多路选择开关控制线控制所述多路选择开关。

9.根据权利要求6或7所述的多处理器共享非易失性存储卡的系统，其特征在于，所述多路选择开关与所述存储卡通过一存储卡总线相连。