CN105630714B - 接口资源分析装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供接口资源分析装置及其方法，透过实际情境分析而产生对应的分析数据，用来分析多个功能模块透过一接口单元存取一储存装置的操作，本发明的接口资源分析装置包含：一控制单元，用来选择一监控模式以及选择一待测功能模块；一监控单元，根据选定的监控模式，监控相关于待测功能模块存取储存装置的操作，以产生一监控数据；以及一运算单元，根据选定的监控模式，对监控数据进行运算，以产生一分析数据。

Description

接口资源分析装置及其方法

技术领域

本发明有关于一种接口资源分析装置及方法，特别是关于电子装置的硬件接口资源分析装置及方法，用以产生电子装置内各个功能模块使用一硬件接口的分析数据。

背景技术

图1为已知技术的电子装置的各个功能模块透过接口单元存取储存装置的示意图。电子装置100包含多个功能模块140，藉由集成电路技术可实现将电子装置100整合于一系统单芯片(System-on-Chip)中。电子装置100的多个功能模块可包含有：中央处理器、图形处理器、影像解码器、声音解码器等。

当一功能模块执行其对应的功能时，需经由接口单元150使用储存装置10以储存各相对应的运算指令、待处理的信号数据、经运算处理的信号数据、处理结果及/或各种控制信号与数据。各个功能模块可共用储存装置10，在同一时间仅能由一个功能模块透过接口单元150来存取储存装置10。而接口单元150依据预定的仲裁原则，仲裁与管理该些功能模块存取储存装置10的使用权限。

由于各个功能模块执行其功能时，对于储存装置的存取需求具有本质上的差异，以及各个功能模块在不同的操作情境下的存取需求亦也有所不同；例如声音解码器执行音讯信号处理时，对于储存装置存取需求的总量通常为各功能模块的一般平均值，但由于音讯信号的解码操作须连续进行以及避免产生爆音的考量，声音解码器对于储存装置存取需求的反应时间通常较为重要，因此需要一高度优先权而中度使用量的存取使用权限。现有技术中是利用模拟各功能模块操作于不同情境下来推测其存取储存装置10的需求，进而决定接口单元150对各功能模块存取储存装置10的仲裁原则，然而，模拟的情境与实际情境常有出入，导致所据以决定的仲裁原则无法满足各功能模块的存取需求。

发明内容

鉴于先前技术的不足，本发明的目的在于提供一种接口资源分析装置及其方法，以透过实际情境分析所产生的分析数据，让使用者得据以判断现行仲裁原则是否满足各功能模块的存取需求，并对仲裁原则进行符合实际情境的最佳化设计。

本发明揭示了一种接口资源分析装置，用来分析多个功能模块透过一接口单元存取一储存装置的操作，其包含：一控制单元，用来选择一监控模式以及选择一待测功能模块；一监控单元，根据选定的监控模式，监控相关于待测功能模块存取储存装置的操作行为，以产生一监控数据；以及一运算单元，根据选定的监控模式，对监控数据进行运算，以产生一分析数据。

本发明另揭示了一种接口资源分析方法，用来分析多个功能模块透过一接口单元存取一储存装置的操作，其包含：选择一监控模式与选择一待测功能模块；根据选定的监控模式，监控相关于待测功能模块存取储存装置的操作行为，以产生一监控数据；以及根据选定的监控模式，对监控数据进行运算，以产生一分析数据。

本发明另揭示了一种接口资源分析装置，用来分析一包含监控单元的电子装置内的多个功能模块透过一接口单元存取一储存装置的操作，其包含：一控制单元，用来选择一监控模式与选择一待测功能模块，以使电子装置的监控单元据以监控相关于待测功能模块存取储存装置的操作行为，产生一监控数据；以及一运算单元，根据选定的监控模式，对监控数据进行运算，以产生一分析数据。

附图说明

图1是已知技术的电子装置内的各个功能模块透过接口单元存取储存装置的示意图。

图2是本发明的接口资源分析装置的一实施例的示意图。

图3是本发明的接口资源分析装置应用于电子装置的示意图。

图4A是本发明的接口资源分析装置操作于反应时间模式的步骤流程图。

图4B是本发明的接口资源分析装置操作于反应时间模式的信号时序图。

图5A是本发明的接口资源分析装置操作于效率模式的步骤流程图。

图5B是本发明的接口资源分析装置操作于效率模式的信号时序图。

图6A是本发明的接口资源分析装置操作于使用率模式的步骤流程图。

图6B是本发明的接口资源分析装置操作于使用率模式的信号时序图。

图7是依据本发明设置接口资源分析装置的另一实施例的示意图。

符号说明

本发明附图中所包含的各元件列示如下：

10 储存装置

100 电子装置

101 中央处理器

102 图形处理器

103 影像解码器

104 影像缩放器

130 解调单元

140 功能模块

150 接口单元

200、400 接口资源分析装置

201、401 控制单元

202、302 监控单元

203、402 运算单元

204 检测模块

205 计数模块

300、700 电子装置

301 存储器接口单元

303、404 输出/输入接口

310 总线

S101～S106、S201～S210、S301～S309 步骤

mclk 存储器接口单元的系统时脉

G 同意信号

R 需求信号

具体施方式

请参考图2，其是本发明的接口资源分析装置的一实施例示意图。接口资源分析装置200用以分析一电子装置中多个功能模块透过一接口单元存取一储存装置的操作，其包含控制单元201、监控单元202以及运算单元203。控制单元201用以让使用者自多个监控模式中选择一监控模式，并让使用者自该电子装置的多个功能模块中选择一功能模块，作为一待测功能模块。接口资源分析装置200支援的监控模式可包含：用以监控反应时间的反应时间模式、用以监控效率的效率模式、以及用以监控使用率的使用率模式。使用者可透过一使用者接口输入指令至控制单元201，以使控制单元201自该些监控模式中选择一所欲执行的监控模式，并选择一所欲监控的功能模块。

监控单元202根据被选择的监控模式进行监控待测功能模块存取该储存装置的操作，而产生一监控数据。在一实施例中，监控单元202包含检测模块204及计数模块205。检测模块204用以检测相关于待测功能模块存取储存装置的操作，据以产生一计数控制信号。计数模块205用以根据该计数控制信号而产生监控数据。运算单元203根据控制单元的所选择的监控模式，对监控单元202所产生的监控数据进行运算处理，以得到分析数据。透过收集多个功能模块及其对应的各种监控模式所得的分析数据，使用者可藉此判断现行的仲裁原则所管理的接口资源是否符合需求。

请参考图3，其为本发明的接口资源分析装置应用于电子装置300的示意图。电子装置300包含但不限于多个功能模块：中央处理器101，作为电子装置300的运算核心，用以执行作业系统的运行、及一般性整数与浮点运算等操作；图形处理器102，用以处理二维或三维图形运算；影像解码器103，用以对经编码的影像数据进行解码处理；声音解码器104，用以对经编码的音讯数据进行解码处理；影像缩放器105，用以对影像信号进行缩放处理；及解调单元130，用以对经调变的信号进行解调处理。电子装置300内的各功能模块藉由总线310连接到存储器接口单元301以存取储存装置10，存储器接口单元301依据预定的仲裁原则，仲裁与管理该些功能模块存取储存装置10的使用权限。在图3的实施例中，接口资源分析装置200藉由各功能模块传输于存储器接口单元301的信号来监控各功能模块，然而，在实施上，本发明的接口资源分析装置200亦可藉由总线310连接到各功能模块，以监控各功能模块存取储存装置10的操作。下文中将藉由具体实施例来说明本发明的接口资源分析装置200于各种监控模式的操作。

以中央处理器101对储存装置10进行存取为例。当中央处理器101进行运算时，需要从储存装置10读取运算相关的指令代码及数据，此时中央处理器101将透过总线310对存储器接口单元301提起需要使用储存装置10的存取需求。由于储存装置10是供各功能模块分时共用，因此存储器接口单元301通常无法立即提供中央处理器101进行存取，需等待当下正在存取储存装置10的功能模块进行至适当程度而结束存取时，再由存储器接口单元301依据仲裁原则判断是否准许由中央处理器101开始存取储存装置10。而当中央处理器101开始存取储存装置10后，直到存储器接口单元301依据仲裁原则而结束该次中央处理器101的存取，再由其他功能模块进行其所对应的存取，而这段由中央处理器101发起存取需求至该次存取结束的时间，可以视为存储器接口单元301对中央处理器101的反应时间，此时间代表在现行的仲裁原则下，中央处理器101一旦提起存取需求，需要等待多久的时间后，才能完成存取而获得对应的资源。

因此，当本发明的接口资源分析装置200操作于反应时间模式时，即是用以检测存储器接口单元301对待测功能模块的反应时间。请参考图4A及4B，其为本发明的接口资源分析装置200操作于反应时间模式时的步骤流程图与对应的信号时序图。在此实施例中以监控存储器接口单元301对中央处理器101的反应时间为例。步骤S101，控制单元201自多监控模式中选择反应时间模式，以及自电子装置300中选择中央处理器101作为待测功能模块。实施上，使用者可透过一使用者接口来输入指令，以使控制单元201选择反应时间模式，以及选择中央处理器101作为待测功能模块。步骤S102，检测模块204检测中央处理器101是否发起存取需求，例如在图4B中，当对应中央处理器10的需求信号R自低电平升至高电平，代表中央处理器101发起存取需求，因此，检测模块204可藉由监控对应中央处理器101的需求信号R的状态，判断中央处理器101是否发起存取需求，当检测到中央处理器101发起存取需求，检测模块204即产生对应的计数控制信号至计数模块。步骤S103，计数模块205根据计数控制信号启动计数。步骤S104，检测模块204检测中央处理器101存取储存装置10的操作是否结束，例如在图4B中，对应中央处理器101的许可信号G自高电平降至低电平代表存取结束，因此，检测模块204可藉由监控对应中央处理器101的许可信号G是否自高电平降至低电平以判断中央处理器101存取储存装置10的操作是否结束，当中央处理器101的存取操作结束时，检测模块204即产生对应的计数控制信号至计数模块。步骤S105，计数模块205根据计数控制信号停止计数，此时，计数模块205的计数值代表中央处理器101自发起存取需求至结束该次存取的反应时间的监控数据，例如计数值为30。步骤S106，运算单元203根据监控模式，对监控数据进行运算而产生分析数据，在反应时间模式下，运算单元203根据计数模块计数所使用的时脉周期，将计数值转换为时间值，例如此计数模块使用的时脉周期为10ns，则本次监控所得的中央处理器101的反应时间分析数据为300ns。

如前所述，由于音讯信号的解码操作须连续进行，以避免音讯爆音，声音解码器104对于储存装置10的存取需求需要相对迅速的反应，故对应声音解码器104的反应时间分析数据通常呈现较其他功能模块更迅速的反应。然而，对应声音解码器104发起的存取需求而获得的存取，却未必对该存取有效率地运用，以至于需要频繁地对储存装置10发起存取需求以读取下一待解码的音讯数据，如此将可能排挤到其他功能模块对于储存装置10的接口资源。因此分析存储器接口单元301可操作于效率模式，以分析各功能模块对应的存取效率。

以声音解码器104对储存装置10进行存取为例。声音解码器104可能在拨放一首歌的时间内，持续地对于存储器接口单元301发起多次的存取需求，以从储存装置10读取该首歌各段待解码的音讯数据。声音解码器104发起存取需求期间与实际存取期间的比值，可以视为声音解码器104使用存储器接口单元301的效率，此比值代表在现行的仲裁原则下，声音解码器104在所发起的存取需求的期间内，实际获得多少时间进行储存装置10的存取。例如，当声音解码器104异常频繁的发起存取需求，但每次实际存取的时间并不长，意即自储存装置10读取一较短的待解码音讯数据即停止存取，代表声音解码器104对接口资源运用效率不佳，可据以推测是否声音解码器104得设计更长的数据缓存深度，使每次提起存取需求可读取一较长的音讯数据而存入数据缓存中，以避免频繁发起对于储存装置10的存取需求。

因此，当接口资源分析装置200操作于效率模式时，即是用以检测存储器接口单元301对待测功能模块的效率。请参考图5A及5B，其为接口资源分析装置200操作于效率模式时的步骤流程图与对应的信号时序图。在此实施例中是以监控声音解码器104对存储器接口单元301的效率为例。步骤S201，控制单元201自多监控模式中选择效率模式，以及自电子装置300中选择声音解码器104作为待测功能模块。步骤S202，检测模块204检测声音解码器104是否发起存取需求，而当检测到声音解码器104发起存取需求，检测模块204即产生对应一第一计数的计数控制信号至计数模块205。步骤S203，计数模块205根据计数控制信号启动该第一计数。步骤S204，检测模块204检测声音解码器104是否获得存取同意，例如在图5B中，对应声音解码器104的许可信号G自低电平升至高电平代表获得存取同意，因此，检测模块204可藉由监控对应声音解码器104的许可信号G是否自低电平升至高电平以判断声音解码器104是否获得存储器接口单元301的存取同意，当声音解码器104获得存取同意时，检测模块204即产生对应一第二计数的计数控制信号至计数模块205。步骤S205，计数模块205根据计数控制信号启动该第二计数。步骤S206，检测模块204检测声音解码器104存取储存装置10的操作是否结束，在实施原理上与信号时序上如同步骤S104，不在此赘述，当声音解码器104的存取操作结束时，检测模块204即产生对应该第一计数与该第二计数的计数控制信号至计数模块205，以停止该第一计数与该第二计数。步骤S207，计数模块205根据计数控制信号停止该第一计数及停止该第二计数，此时，第一计数的计数值代表声音解码器104自发起存取需求至结束该次存取的一次需求计数，第二计数的计数值代表声音解码器104自开始存取至结束该次存取的一次存取计数。为提升分析数据准确性，需累计待测功能模块多次存取操作所得到该第一计数的计数值及该第二计数的计数值，再藉以分析对应待测功能模块的效率。步骤S208，计数模块205判断该第一计数的计数值是否达到一预定值，当该第一计数的计数值尚未达预定值时，检测模块204与计数模块205将持续进行步骤S202至S207，以监控对应声音解码器104后续的存取操作，并持续对应地进行该第一计数与该第二计数，以累计该第一计数的计数值与该第二计数的计数值；当该第一计数的计数值达到预定值时，进行步骤S209。步骤S209，当该第一计数的计数值达到预定值，该监控单元202将该第一计数的计数值及该第二计数的计数值输出为监控数据。步骤S210，运算单元203对监控数据进行运算而产生分析数据，在效率模式下，运算单元203是根据计数模块205的第一计数值及第二计数值的比值，以及其所分别使用的第一时脉周期与第二时脉周期，以产生分析数据。例如第一计数及第二计数所分别使用的第一时脉周期与第二时脉周期皆为10ns，且第一计数的计数值为100万次，第二计数的计数值为1万次，则本次监控所得的声音解码器104的效率分析数据为1％。在前述实施例中，是以第一计数值达到一预定值做为停止监控的条件，然而，在其它实施例中，亦可利用第二计数值是否达到一预定值做为停止监控的条件，或是监控制一预定时间长度来得效率分析数据。

如前所述，接口资源分析装置200亦可操作于使用率模式，藉以分析各功能模块相对于整体接口资源的使用比例。在一段电子装置300操作时间区间内，一功能模块在这段时间区间内进行多次存取的总累计存取历时，与该段操作时间区间的长度的比值，即为该功能模块对存储器接口单元301的使用率。

请参考图6A及6B，其为本发明的接口资源分析装置200操作于使用率模式时的步骤流程图与对应的信号时序图。在此实施例中是以监控声音解码器104的使用率为例。步骤S301，控制单元201自多监控模式中选择使用率模式，以及自电子装置300中选择声音解码器104作为待测功能模块。而当监控模式为使用率模式时，检测模块204即产生对应一第一计数的计数控制信号至计数模块205。步骤S302，计数模块205根据计数控制信号启动第一计数。步骤S303，检测模块204检测声音解码器104是否获得存取同意。当声音解码器104获得存取同意时，检测模块204即产生对应一第二计数的计数控制信号至计数模块205。步骤S304，计数模块205根据计数控制信号启动第二计数。步骤S305，检测模块204检测声音解码器104存取储存装置10的操作是否结束，当声音解码器104的存取操作结束时，检测模块204即产生对应第二计数的计数控制信号至计数模块205。步骤S306，计数模块205根据计数控制信号停止第二计数。步骤S307，计数模块205判断第一计数的计数值是否达到一预定值，当第一计数的计数值尚未达到该预定值时，检测模块204与计数模块205将持续进行步骤S303至S306，以持续累计第二计数对应声音解码器104各次存取操作的计数值。当第一计数的计数值达到该预定值，计数模块205停止第一计数，并将第一计数的计数值及第二计数的计数值输出为监控数据。步骤S309，运算单元203对监控数据进行运算而产生分析数据，在使用率模式下，运算单元203是根据第一计数与第二计数计数时所分别使用的第一时脉周期与第二时脉周期，将第一计数的计数值及第二计数的计数值分别转换为总操作时间及总存取时间，而将总存取时间与总操作时间的比值输出为分析数据。举例来说，计数模块205所使用的第一时脉周期与第二时脉周期皆为10ns，且累计所得的第一计数的计数值为100万次，累计所得的第二计数的计数值为30万次，则本次监控所得的声音解码器104的使用率的分析数据为30％。为代表在此预定监控时间内，存储器接口单元301分配给声音解码器104的接口资源达30％。

请参考图7，其为本发明的接口资源分析装置的另一实施例应用于一电子装置的示意图。相较于图3中的电子装置300，在此实施例中，电子装置700内设置有一监控单元302、以及一输出/输入接口303，而接口资源分析装置400设置于电子装置700外，接口资源分析装置400内设置有一输出/输入接口404，用以连接电子装置700的输出/输入接口303。接口资源分析装置400的控制单元401及运算单元402的操作类似或相同于图3的接口资源分析装置200的控制单元201及运算单元203，不同的是，控制单元401所产生的控制信号透过输出/输入接口404及输出/输入接口303传送至电子装置700的监控单元302。而监控单元302的操作亦类似或相同于图3的接口资源分析装置200的监控单元202，不同的是，监控单元302所产生的监控数据是透过输出/输入接口303及输出/输入接口404传送至运算单元402。其中，接口资源分析装置400的控制单元401、运算单元402、及输出/输入接口404可以利用可规划逻辑门阵列(FPGA)实现于一般设计开发平台上、或利用计算机系统搭配软件来实现，以提供接口资源分析数据的弹性运用及开发平台整合。当前述的接口资源分析装置400整合于一可藉以更新存储器接口单元301相关设定的装置时，使用者可藉由使用接口资源分析装置400所产生的分析数据，对应地更新存储器接口单元301的仲裁原则，并再次使用接口资源分析装置400产生更新仲裁原则后所对应的分析数据，以供反复验证与修改。因此，本发明的接口资源分析装置400能即时且动态地产生分析数据与进行对应仲裁原则的实施与验证，而该仲裁原则可包含但不限于优先权表、最高优先权等等。例如当使用者观测得电子装置700所播放的声音信号产生爆音，且接口资源分析装置400产生的声音解码器104的反应时间的分析数据亦过长时，使用者可藉由更新存储器接口单元301的优先权表，将声音解码器104所对应的优先权顺位提高一定程度以避免爆音，并且可透过产生其他功能模块相对于该经修改优先权表的存储器接口单元301的分析数据，以判断该优先权表的更动对其他功能模块的接口资源是否造成其它不当的影响。

综上所述，本发明的接口资源分析装置可提供各功能模块存取储存装置操作的真实的分析数据，藉以使用者可适当地调整存储器接口单元分配接口资源的机制，让接口资源得到最有效的运用。

虽然本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围应以权利要求书界定为准。

Claims (8)

1.一接口资源分析装置，用以分析多个功能模块透过一接口单元使用一储存装置的操作，该接口资源分析装置包含：

一控制单元，用以自多个监控模式中选择一监控模式，并自该多个功能模块中，选择一功能模块，作为待测功能模块；

一监控单元，根据该被选择的监控模式，监控相关于该待测功能模块存取该储存装置的操作，以产生一监控数据；及

一运算单元，根据该被选择的监控模式，对该监控数据进行运算，以产生一分析数据；

其中，该监控单元包含：

一检测模块，用以检测相关于该待测功能模块存取该储存装置的操作，以据以产生一计数控制信号；及

一计数模块，用以根据该计数控制信号，产生该监控数据；

当该被选择的监控模式为一第一监控模式时，该检测模块检测该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间点与该待测功能模块对该储存装置存取结束的时间点，对应地产生该计数控制信号；

当该被选择的监控模式为一第二监控模式时，该检测模块在一预定时间内，检测该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间，对应地产生该计数控制信号。

2.如权利要求1所述的接口资源分析装置，其特征在于，该预定时间内，该计数模块依据该计数控制信号在该待测功能模块对该储存装置进行存取的该时间区间内进行计数，以产生该监控数据。

3.如权利要求1所述的接口资源分析装置，其特征在于，当该被选择的监控模式为一第三监控模式时，该检测模块检测该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间区间及该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间，对应地产生该计数控制信号。

4.如权利要求3所述的接口资源分析装置，其特征在于，该计数模块依据该计数控制信号在该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间区间内进行一第一计数；并且该计数模块依据该计数控制信号在该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间内进行一第二计数，以产生该监控数据。

5.一种接口资源分析方法，用以分析多个功能模块透过一接口单元使用一储存装置的操作，该接口资源分析方法包含：

自多个监控模式中选择一监控模式，并自该多个功能模块中，选择一功能模块，作为待测功能模块；

根据该被选择的监控模式，监控相关于该待测功能模块存取该储存装置的操作，以产生一监控数据；及

根据该被选择的监控模式，对该监控数据进行运算，以产生一分析数据；

其中，当该被选择的监控模式为一第一监控模式时，该产生该监控数据的步骤包含：

检测该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间点与检测该待测功能模块对该储存装置存取结束的时间点，以据以产生该监控数据；

当该被选择的监控模式为一第二监控模式时，该产生该监控数据的步骤包含：

在一预定时间内，检测该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间，以据以产生该监控数据。

6.如权利要求5所述的接口资源分析方法，其特征在于，该分析数据相关于该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间的长度与该预定时间的长度的比值。

7.如权利要求5所述的接口资源分析方法，其特征在于，当该被选择的监控模式为一第三监控模式时，该产生该监控数据的步骤包含：

检测该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间区间及该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间，以据以产生该监控数据。

8.如权利要求7所述的接口资源分析方法，其特征在于，该分析数据相关于该待测功能模块对该储存装置发出存取需求的时间区间的长度与该待测功能模块对该储存装置进行存取的时间区间的长度的比值。