CN114721820A - 主机存储与外设共享的均衡方法、装置和soc芯片 - Google Patents

主机存储与外设共享的均衡方法、装置和soc芯片 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种主机存储与外设共享的均衡方法、装置和SCO芯片。所述方法包括：将SOC芯片主机的共享存储空间根据存放内容、访存权限划分为多个存储分体；设置分别用于主机和外设访问共享存储空间的私有地址和全局共享地址；当前一周期没有访问请求或者已执行完时，对本周期接收的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据译码结果及访问请求的优先级对本周期的请求进行排序并执行；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的，将本周期访问请求按优先级从高到低排序暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。本方法在不影响实时性要求的基础上，实现主机存储与外设的均衡分配，并可提高访存效率和安全性。

Description

主机存储与外设共享的均衡方法、装置和SOC芯片
技术领域
本申请涉及SOC芯片技术领域，特别是涉及一种主机存储与外设共享的均衡方法、装置和SCO芯片。
背景技术
SoC(System-on-a-Chip)芯片是一种集成电路的芯片，可以有效地降低电子或信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是现在工业界采用的最主要的产品开发方式。
其架构可包含DSP、CPU、协处理器、片上存储、HOST主机以及其他外设，无论是功能强大，包含所有组成部件的SOC芯片还是简单的最小化SOC芯片，在整个芯片中对于主机和外设以及外设与外设之间难免进行存储资源争夺，在共享存储的使用上存在竞争关系。优先级高的设备具有优先访问权或是在有限的时间内具有独占权，由于片上存储空间有限，当多个外设同一周期访问同一共享存储空间时，就存在谁先访问，谁后访问以及访问时间的问题，可能一段时间内都服务于优先级高的设备，导致优先级低的在有限时间内获取不到访存资源或是饿死。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够将主机的共享存储空间合理的划分为多个存储分体，再将共享的存储分体资源公平的，最高效的分配给每个请求设备的主机存储与外设共享的均衡方法、装置和SCO芯片。
一种主机存储与外设共享的均衡方法，所述方法包括：
给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址。
当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求。
当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
在其中一个实施例中，设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址，包括：
根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
在其中一个实施例中，当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求，包括：
当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码。
当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行。
当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
在其中一个实施例中，给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体，包括：
根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
一种主机存储与外设共享的均衡装置，所述装置包括：
存储分体划分模块，用于给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
地址设置模块，用于设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址。
均衡访问请求模块：用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
在其中一个实施例中，地址设置模块，还用于根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
在其中一个实施例中，均衡访问请求模块，还用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码；当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行；当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
在其中一个实施例中，存储分体划分模块，还用于根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
一种设备，包括SOC芯片，所述SOC芯片是根据上述任意主机存储与外设共享的均衡方法设计得到的。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址。
当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求。
当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
上述主机存储与外设共享的均衡方法、装置和SCO芯片，所述方法包括：给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体；设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址；当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。本方法将访问频率高的数据和指令分类存储在共享存储空间的不同存储分体中，可提高访存效率和安全性；在同一周期具有不同优先级的访问请求可以在最快得到响应，在不影响实时性要求的基础上，实现主机存储与外设的均衡分配。
附图说明
图1为一个实施例中主机存储与外设共享的均衡方法的流程示意图；
图2为一个实施例中主机存储与外设共享的均衡装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种主机存储与外设共享的均衡方法，该方法包括以下步骤：
步骤100：给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体。
具体的，基于SOC芯片，为主机设备添加一个共享存储空间，并根据访存特性合理划分为多个存储分体。
存储分体是将原本主机的一个固有共享存储空间根据存放内容不同进行的再划分，可存放指令、数据以及本身固有初始化等一些列内容。存储分体可以是指令存储分体、数据存储分体或固有初始化数据存储分体。存储权限可以为：只读、可读/可写等权限。
存储分体的划分依据：1)先确定要划分几个，首先可以有私有和共享的大块，再细分就是每块中存放的内容是数据还是指令可将私有和共享再向二级划分；确定每块存储分体的大小，根据实际需求将要实现的功能可能要放入的最大数据量来确定每个存储分体的大小。
将访问频率高的数据和指令可以存储在共享存储空间，提高访存效率，进行分类存放到不同分体可提高安全性。
步骤102：设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址。
具体的，对主机设备本身分配一个私有地址，主机通过此私有地址实现对共享存储空间的访问；该私有地址所有外设都无权访问；给所有外设分配同一个全局共享地址，主机和外设均可通过此地址来实现对共享存储空间的访问。
主机配备的共享存储空间可根据实际访存特点划分为多个存储分体，根据不同的地址空间划分，每个共享存储分体对于外设对应一段共享地址，对于主机本身，每个共享存储分体对应一段私有地址，多个存储分体可同时被多个外设访问，提高访存效率。
共同物理存储空间在逻辑上对应主机的访问地址是私有地址，对应外设的是全局共享地址。私有地址对应的内容禁止外设访问，提高安全性。
私有地址和共享存储地址是根据存储分体的类型和大小在芯片设计之初就规划好了，是全局地址的一部分。
步骤104：当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求。
具体的，同一周期的请求在之前周期的请求已经执行完后可以按优先级高低先后执行，如果前一周期还有未执行完的请求，本周期的请求按优先级高低进行排序暂存，依次进行直到完全执行完成。
将一个周期内对共享存储的请求按优先级的排序进行分配，同一周期内的请求会先后分配资源，不受下一周期请求的影响，解决多个外设同一周期访问同一存储分体，优先级低的设备可能短时间内一直获取不到存储资源的问题。同一周期具有不同优先级的访问能得到最快的响应，实现主机存储与外设的均衡分配。
步骤106：当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
在同一周期具有不同优先级的访问请求可以在最快得到响应，在不影响实时性要求的基础上，实现主机存储与外设的均衡分配。
上述主机存储与外设共享的均衡方法中，所述方法包括：给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体；设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址；当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。本方法将访问频率高的数据和指令分类存储在共享存储空间的不同存储分体中，可提高访存效率和安全性；在同一周期具有不同优先级的访问请求可以在最快得到响应，在不影响实时性要求的基础上，实现主机存储与外设的均衡分配。
在其中一个实施例中，步骤102包括：根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
共享存储空间有私有地址和全局共享地址，物理存储空间在逻辑上对应主机的访问地址是私有地址，对应外设的是全局共享地址。私有地址对应的部分内容可以禁止外设访问，具有保护性。
在其中一个实施例中，步骤104包括：当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码；当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行；当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
根据地址译码后数据通路将实际要传送内容传送到相应的存储分体中。
具体的，在同一个周期中如果是初次对共享空间发起访问请求，那么对请求地址进行译码，根据译码结果进行排序，对于私有地址，即主机的访问请求，优先MMU和Dcache部分功能优先级最高的执行，如果还同时有共享地址请求，那么先按照访问请求的优先级由高到低进行排序后暂存，待下一周期将优先级高的执行访问，依次进行。如果下一周期有新的请求过来，而前一周的请求还未执行完，那么再将本周期的请求按优先级高低排序后暂存。而后的操作依前面的方式直至执行完所有请求。进行上述技术方案具有能够在同一周期内多个具有不同优先级的请求能够最快得到响应的优点，实现主机存储与外设的均衡分配。
在其中一个实施例中，步骤100包括：根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体。
例如，将共享存储空间划分三个子空间，两个是RAM空间(RAM0、RAM1)，一个是ROM空间。RAM空间大小分别为8kb和16kb，可给其分配4段私有地址空间，前两段给RAM0，对应主机本身向该存储分体进行指令读写，后两段给RAM1，对应主机本身向该存储分体进行数据读写。还可为其分配两段共享地址，其余外设对该区域进行数据读写。ROM一段私有地址和一段共享地址，都只能对其进行读操作。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种主机存储与外设共享的均衡装置，包括：存储分体划分模块、地址设置模块和均衡访问请求模块，其中：
存储分体划分模块，用于给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体。
地址设置模块，用于设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址。
均衡访问请求模块：用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
在其中一个实施例中，地址设置模块，还用于根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
在其中一个实施例中，均衡访问请求模块，还用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码；当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行；当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
在其中一个实施例中，存储分体划分模块，还用于根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将共享存储划分为多个存储分体。
关于主机存储与外设共享的均衡装置的具体限定可以参见上文中对于主机存储与外设共享的均衡方法的限定，在此不再赘述。上述主机存储与外设共享的均衡装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种SOC芯片，该SOC芯片是通过上述任一方法实施例中的主机存储与外设共享的均衡方法设计得到的。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种主机存储与外设共享的均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体；
设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址；
当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；
当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址，包括：
根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求，包括：
当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码；
当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行；
当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体，包括：
根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
5.一种主机存储与外设共享的均衡装置，其特征在于，所述装置包括：
存储分体划分模块，用于给SOC芯片主机创建一个共享存储空间，并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体；
地址设置模块，用于设置用于SOC芯片主机访问共享存储空间的私有地址和用于外设访问共享存储空间的全局共享地址；
均衡访问请求模块：用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时，对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码，根据得到的译码结果以及访问请求的优先级对本周期的访问请求进行排序，并按照优先级从高到低的顺序执行访问请求；当前一周期的访问请求未执行完，则继续执行前一周期的访问请求，将本周期的访问请求按优先级从高到低排序后暂存，依此进行，直至访问请求执行完为止。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，地址设置模块，还用于根据不同的地址空间划分，对每个存储分体设置对应于外设的一段共享地址；对每个共享存储分体设置对应于主机的一段私有地址。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，均衡访问请求模块，还用于当前一周期没有访问请求或者访问请求已经执行完时：对本周期接收到的初次对共享存储空间发起的访问请求对应的地址进行译码；当译码结果包括私有地址时，则访问请求为主机的访问请求，直接执行主机的访问请求；如果译码结果还包括全局共享地址，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序后暂存，待下一周期执行；当译码结果为全局共享地址时，则将外设的访问请求按照优先级由高到低的顺序进行排序，并按照顺序执行外设的访问请求。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，存储分体划分模块，还用于根据SOC芯片主机的规模和存储量大小整体需求，确定主机的共享存储空间的大小及类型；并根据存放内容、访存权限将所述共享存储划分为多个存储分体。
9.一种SOC芯片，其特征在于，所述SOC芯片是根据权利要求1-4任一项所述主机存储与外设共享的均衡方法设计的。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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