KR20060004979A - 데이터 통신 방법 및 프로세싱 시스템 - Google Patents

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Abstract

통신을 개시하는 개시자 유닛(INIT)과 목표 유닛(TRGT) 사이에서 데이터를 통신하는 방법이 설명된다. 개시자 유닛(INIT)은 통신을 개시하는 요청(TID)을 지시한다. 그 응답으로, 목표 유닛(TRGT)은 다음과 같은 상황, 즉, 개시자 유닛(INIT)은 요청을 유지해야 한다는 상황과, 개시자 유닛(INIT)의 요청이 승인되는 상황과, 개시자 유닛(INIT)의 요청이 거절되는 상황 중 하나가 존재하는지의 여부를 시하는 정보(READY, ACCEPTC)를 제공한다. 또한, 프로세싱 시스템이 설명된다.

Description

데이터 통신 방법 및 프로세싱 시스템{PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR COMMUNICATING DATA}
본 발명은 프로세싱 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 데이터 통신 방법에 관한 것이다.
VCI 및 OCP와 같은 현대의 온-칩 상호 접속 프로토콜은 통신-쓰레드 식별자에게 다수의 관련되지 않은 트랜잭션이 독립적으로 서서히 발달하게 할 것을 지시한다. 각각의 통신 쓰레드에 대해서, 모든 트랜잭션이 명령된다(즉, 요청이 종속 장치에서 전달되고, 응답이 종속 장치에 의해 발생되며, 응답이 마스터에 의해서 발생된 요청을 동일한 순서로 마스터로 전달된다). 상이한 통신 쓰레드를 갖는 트랜잭션은 임의의 명령 제약을 갖지 않는다. 이것은 관련되지 않은 통신이 서로에게 독립적으로 진행하게 한다.
이들 프로토콜은 트랜잭션이 요청 및 응답으로 분할되는 분할 프로토콜로서 정의된다. 요청의 전송이 통신 경로 내에서 소스 기능 유닛으로부터 제 1 매개 기능 유닛으로 완료된 후, 소스 기능 유닛은, 목적 기능 유닛으로부터의 그 요청에 대한 응답을 기다릴 필요 없이, 다음 전송으로 진행할 수 있다. 목적 또는 임의의 매개 기능 유닛은 필요에 따라 개별적인 임의의 중재 과정을 시작하여 응답을 제공할 것이다. 분할 버스 프로토콜은, 종속 장치에서의 응답 생성에 시간이 걸리거나(예를 들어, 파이프라인화(pipelining) 때문에), 또는 마스터로부터 종속 장치로의 요청의 전달에 시간이 걸리는 경우(흔히, 네트워크에서의 경우)에 더욱 효과적이다. 또한, 프로토콜은 파이프라인화, 즉, 마스터가 다수의 미해결 요청(즉, 응답을 기다리는 요청)을 갖게 한다. 동일한 통신 쓰레드 내에서의 모든 트랜잭션이 명령된다. 이것은 명령이 마스터에 의해서 발생한 응답에 대한 요청과 동일한 순서로 종속 장치에 의해서 실행되고, 응답이 마스터에 의해서 발행된 응답에 대한 요청과 동일한 순서로 전달됨을 의미한다. 상이한 통신 쓰레드를 갖는 트랜잭션은 임의의 명령 제약을 갖지 않는다.
US 6,182,183은 소스 기능 유닛으로부터 목적 기능 유닛으로의 통신 경로 내에 있는 2개의 후속 기능 유닛 사이에서 메시지를 교환하는 링크 레벨 프로토콜을 제공한다. 공지된 프로토콜에 따르면, 마스터 기능 유닛은 정보, 예를 들어, 명령(Cmd), 어드레스(Addr), 또는 데이터(DataReq)를 생성하며, 동시에, 정보가 속하는 쓰레드(ReqThreadID)의 식별을 제공한다. 마찬가지로, 종속 장치 기능 유닛은 정보(DataResp)를 제공하고, 그것이 속하는 통신 쓰레드를 식별 RespThreadID로 나타낸다.
기능 유닛은 데이터 스트림 내에, 예를 들어, CPU, DSP 또는 VLIW와 같은 데이터에 대한 동작을 수행하는 유닛과, 메모리와 같은 데이터를 저장하는 유닛과, 라우터 또는 인터페이스와 같은 데이터 전송 유닛에 포함되는 임의의 유닛을 포함한다.
그 후에 결국, 다음의 명칭이 사용될 것이다. 개시 기능 유닛, 즉, 개시자는 링크 레벨 트랜잭션을 목표 기능 유닛이라고 지칭되는 다른 기능 유닛을 사용하여 개시한다. 링크 레벨에서 OSI 정의에 따르면, 데이터 패킷은 비트로 인코딩 및 디코딩된다. 이것은 전송 프로토콜 지식 및 관리를 제공하며, 물리 계층 내의 에러, 흐름 제어 및 프레임 동기화를 처리한다. 소스 기능 유닛은 네트워크 레벨이 메시지, 예를 들어, 데이터 또는 명령을 목적 기능 유닛이라 표시되는 다른 기능 유닛으로 전송하는 기능 유닛으로 표시된다. OSI 정의에 따르면, 네트워크 계층은 스위칭 및 라우팅 기술을 제공하여, 가상 회로라고 알려져 있고, 예를 들어, 노드로부터 노드로 데이터를 전송하는 논리 경로를 생성한다. 라우팅 및 포워딩과, 어드레싱, 인터네트워크, 에러 처리, 과잉 제어 및 패킷 순차화 등은 이 계층의 기능이다. 기능 유닛은 소스 기능 유닛 또는 환경에 의존하는 목적 기능 유닛으로서 동작한다.
본 발명의 목적은 공지된 프로토콜을 개선하는 데 있다. 본 발명에 따르면, 청구항 제 1 항에서 정의된 방법 및 청구항 제 6 항에서 정의된 프로세싱 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 개시자 기능 유닛으로부터의 요청을 수신하여 특정 쓰레드에 관한 액션을 수행하는 목표 기능 유닛은 개시자 기능 유닛에 다음과 같이 발신하는 옵션을 갖는다.
1. 개시자 유닛(INIT)은 요청을 유지해야 한다.
2. 개시자(INIT)의 요청이 승인된다.
3. 개시자(INIT)의 요청이 거절된다.
목표 기능 유닛이 옵션 3에 따라 요청을 거절한 경우, 개시자는 다른 통신 쓰레드 또는 동일한 통신 쓰레드에 대한 새로운 요청을 발생시킨다. 이것이 승인되면, 데이터 전송이 발행하며, 그렇지 않은 경우에는 지연된다. 이 방식으로 전체적인 처리 능력이 개선된다.
본 발명은 다음과 같은 이유로 프로세서 네트워크에서의 애플리케이션에 특히 적합하다. 실리콘 상의 시스템은 새로운 기능 및 기존 기능의 개선 필요성의 점차적인 증가로 인해 복잡도가 계속해서 증가하고 있다. 이것은 밀도 증가에 의해 가능해지며, 그 구성소자는 집적 회로 상에 통합될 수 있다. 동시에, 회로가 동작하게 되는 클록 속도도 역시 증가하는 경향이 있다. 구성소자의 밀도 증가와 더불어 더 높은 클록 속도는 동일한 클록 도메인 내에서 동기적으로 동작할 수 있는 영역을 감소시킨다. 이것은 모듈러 접근방식의 필요성을 발생시켰다. 이러한 접근방식에 따르면, 프로세싱 시스템은 다수의 비교적 독립적이고 복잡한 모듈을 포함한다. 통상적인 프로세싱 시스템에 있어서, 모듈은 통상적으로 버스를 통해 서로 통신한다. 그러나, 모듈의 개수가 증가함에 따라, 이러한 방식의 통신은 다음과 같은 이유로 더 이상 실용적이지 않다. 한편, 많은 수의 모듈은 역시 높은 버스 부하를 형성한다. 다른 한편, 버스는 하나의 디바이스만이 데이터를 버스로 송신할 수 있게 하기 때문에, 통신 병목상태를 형성한다. 통신 네트워크는 이들 단점을 극복하기 위한 효과적인 방법을 형성한다. 통신 네트워크는 다수의 부분 접속된 기능 유닛을 포함한다. 기능 유닛으로부터의 메시지는 기능 유닛에 의해 하나 이상의 다른 기능 유닛을 다시 향한다. 2개의 직접 접속된 기능 유닛 사이에서, 상이한 통신 쓰레드에 관한 메시지는 다수의 소스로부터 발신되어 다수의 목적지로 진행하도록 송신된다. 본 발명이 방법 및 프로세싱 시스템에 따르면, 목표 기능 유닛은 소정의 쓰레드에 대한 요청이 약간의 시간 동안 처리될 수 없음을 개시자 기능 유닛에게 통지하기 위한 효과적인 방안을 갖는다. 이것은 개시자 기능 유닛이 다른 통신 쓰레드를 선택하게 하며, 그렇지 않은 경우에는 데이터 송신이 불필요하게 지연된다.
소스 기능 유닛에 의해 송신된 메시지는 데이터의 명령 또는 패킷을 포함한다. 그것은 목적 기능 유닛에 도달할 때까지 하나 이상의 매개 기능 유닛을 통해 포워드된다. 이어서, 목적 기능 유닛은 소스 기능 유닛으로 메시지를 전송한다.
본 발명의 이러한 측면 및 그 밖의 측면이 면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 네트워크에서 연결된 다수의 기능 유닛을 포함하는 프로세싱 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 종래기술에 따라 네트워크에서 2개의 기능 유닛을 연결하는 전형적인 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서 상호간에 연결된 제 1 및 제 2 기능 유닛을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에서 상호간에 연결된 제 1 및 제 2 기능 유닛을 나타낸 도면이다.
도 1은 데이터 프로세싱 시스템을 개략적으로 나타낸 것으로서, 이 시스템은 다수의 기능 유닛을 접속시키는 네트워크를 포함한다. 프로세싱 시스템은 데이터 및 상기 데이터용 통신 쓰레드 식별자를 분할 프로토콜에 따라 소스 기능 유닛 SFU로부터의 통신 경로(화살표로 나타냄)를 따라하나 이상의 매개 기능 유닛 IFU1, ...IFU5를 통해 목적 기능 유닛 DFU로 전송하도록 구성된다. 데이터를 통신 쓰레드 식별자를 전송함으로써, 상호간에 상이한 통신 쓰레드 식별자를 갖고 있는 다수의 무관 트랜잭션이 독립적으로 발달할 수 있다.
도 2는 종래기술에 따라 네트워크에서 2개의 기능 유닛을 연결하는 전형적인 방법을 나타낸다. 여기서, 데이터 생성 기능 유닛 PFU는 신호 TID를 활성화시킴으로써 데이터 소비 기능 유닛 CFU로 요청을 발한다. 이 신호는 데이터를 전송고자 하는 통신 쓰레드를 지시한다. 전송될 데이터는 접속 DATA에서 제공된다. 지시된 통신 쓰레드 및 관련 데이터의 유효성은 추가 신호 VALID로 지시된다. 데이터 소 비 기능 유닛은, 요청을 처리하자마자, 요청을 신호 ACCEPTC로 지시한다. 데이터 생성 기능 유닛이 이 신호를 수신할 때까지는, 2개의 기능 유닛간에 추가 전송이 일어나지 않는다. 그러나, 예를 들어, 데이터 소비 기능 유닛 CFU가 상기 쓰레드를 위한 버퍼 공간이 없는 경우에는, 데이터 생성 유닛 PFU의 요청이 데이터 소비 기능 유닛 CFU에 의해서 시간 내에 처리될 수 없다. 그러나, 이것은 모든 다른 통신 쓰레드를 위한 기능 유닛들간에 데이터 전송이 또 지연된다는 결과를 가져온다. 도시한 실시예에서는, 개시자가 단지 특정 통신 쓰레드에 대한 데이터만을 전송할 수 있다는 것을 가정한다. 개시자는 그 데이터를 TID 신호로 지시할 수 있다. 실제로, 개시자는 다수의 명령, 예를 들어, 기록, 판독, 상태 기록 등을 발할 수도 있다. 하나 이상의 명령 신호가 추가되어, 개시자가 그와 같이 할 수 있게 하며, 또는, 대안으로, 명령이 다른 접속을 통해, 예를 들어, TID 신호가 사용한 접속을 통해 시간 다중화되어 전송될 수도 있다. 또한, 명령만을 송신하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 네트워크의 제 1 실시예에서 상호간에 연결된 제 1 및 제 2 기능 유닛을 나타낸다. 데이터 전송은 도 2를 참조하여 예시한 방법과 동일한 방식으로 개시된다. 즉, 데이터 생성 기능 유닛 PFU는 통신 쓰레드를 신호 TID로 지시함으로써 데이터 소비 기능 유닛 CFU로 요청을 발한다. 전송될 유닛은 접속 DATA에서 제공된다. 지시된 통신 쓰레드 및 관련된 데이터의 유효성은 추가 신호 VALID로 지시된다. 그러나, 도 2에 예시한 상황과는 대조적으로, 목표 기능 유닛(여기서는, 데이터 소비 기능 유닛)은 다음과 같은 옵션을 갖는다.
1. 요청을 유지해야 하는 개시자 유닛 INIT을 지시한다.
2. 개시자 INIT의 요청이 승인됨을 지시한다.
3. 개시자 INIT의 요청이 거절된다.
실제로, 목표 기능 유닛은 요청을 번역하고 그 요청이 그 순간에 처리될 수 있는지 또는 없는지를 결정할 시간을 필요로 한다. 그 시간 동안, 목표 기능 유닛은 옵션 1에 따른 지시를 제공한다. 이것은 목표 기능 유닛이 신호 TID, DATA 및 VALID를 유지하게 한다. 목표 기능 유닛은, 요청을 번역하여 처리할 수 있게 되자마자, 옵션 2에 따라 지시한다. 그러나, 목표 기능 유닛은, 예를 들어, 상기 통신 쓰레드에 대해 버퍼의 오버플로우가 발생하기 때문에, 그 때에 요청을 처리할 수 없다고 결정한 경우, 옵션 3에 따라 신호를 발신한다. 이것은 개시자가 상기 통신 쓰레드에 대한 요청을 철회하게 하고, 다른 통신 쓰레드에 대한 트랜잭션을 개시하며, 이러한 트랜잭션을 개시하지 않는 경우에는 초기의 요청이 처리될 수 있을 때까지 기다려야 한다. 이러한 방식으로, 프로세싱 시스템에서의 전체적인 통신이 개선된다.
도 3의 실시예에서는, 링크-레벨 데이터 교환이 진행될 수 있거나 지연되도록 인코딩하는 하나의 추가 신호가 존재한다. 단 하나의 추가 신호만으로는, 진행/지연 피드백만이 가능하다. 이것은, (다수의 가능한 이유, 예를 들어, 빈(empty)/충만한(full) 버퍼, 통신 쓰레드에 대한 데이터를 기대하지 않는 프로세스가 CPU 상에서 구동되고 있는 경우 등의 이유가 있을 때), 통신 쓰레드 상에서 데이터 트랜잭션이 통신 쓰레드에 의거하여 진행할 수 없는 이유, 또는 (예를 들어, 통신 쓰레드 상에서 적어도 N개의 트랜잭션으로 진행할 정도로 충분한 버퍼링/데이터가 있는 경우) 트랜잭션이 통신 쓰레드에 의거하여 진행할 수 있는 시간에 대해 더 많은 정교한 피드백을 인코딩하도록 일반화될 수 있다.
특정한 통신 쓰레드에 대한 요청은 명령, 어드레스 및/또는 기타 데이터를 송신하기 위한 요청을 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 대안으로, 그러한 통신 쓰레드는 명령, 어드레스 및/또는 기타 데이터를 수신하기 위한 요청을 포함할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 네트워크의 제 2 실시예에서 상호간에 연결된 2개의 기능 유닛을 나타낸다. 도 3에 도시한 실시예와는 대조적으로, 데이터 소비 기능 유닛 CFU는 개시자 INIT로서 작용한다.
개시자 INIT로서의 데이터 소비 기능 유닛 CFU는 통신 쓰레드를 신호 TID로 지시함으로써 목표 기능 유닛(여기서는, 데이터 생성 기능 유닛 PFU)으로 요청을 발한다. 지시된 통신 쓰레드 및 관련된 데이터의 유효성은 신호 VALID로 지시된다. 도 3에 도시한 실시예에서와 같이, 목표 기능 유닛은 다음과 같은 옵션을 갖는다.
1. 요청을 유지해야 하는 개시자 유닛 INIT을 지시한다.
2. 개시자 INIT의 요청이 승인됨을 지시한다.
3. 개시자 INIT의 요청이 거절된다.
요청이 처리될 수 있는지를 결정하는 데 필요한 시간 동안, 목표 기능 유닛은 옵션 1에 따라 응답한다. 목표 기능 유닛은, 짧은 기간 동안 요청을 처리할 수 있다고 결정한 경우, 옵션 2에 따른 지시를 제공한다. 그러나, 목표 기능 유닛은, 예를 들어, 요구된 데이터가 곧 사용가능해지기를 기대하지 않기 때문에, 이것이 불가능하다고 결정한 경우, 옵션 3에 따라 응답한다. 또한, 이것은 개시자가 상기 통신 쓰레드에 대한 요청을 철회하게 하고, 다른 통신 쓰레드에 대한 트랜잭션을 개시하며, 이러한 트랜잭션을 개시하지 않는 경우에는 초기의 요청이 처리될 수 있을 때까지 기다려야 한다. 이러한 방식으로, 프로세싱 시스템에서의 전체적인 통신이 개선된다.
전술한 세 가지 옵션에 따른 지시는 신호 READY 및 ACCEPTP를 사용하여 다음과 같이 제공될 수 있다.
Figure 112005063960823-PCT00001
목표 기능 유닛이 준비되지 않는 한(READY=0), 도 3에 도시한 실시예에서의 신호 ACCEPTP 또는 도 4에 도시한 실시예에서의 신호 ACCEPTC의 값은 무관하다. 그러나, 바람직하게, 신호 ACCEPTP 또는 ACCEPTC는, 목표 기능 유닛이 거절과 승인 사이에 결정할 준비가 되어 있지 않은 한, 거절을 지시하는 값으로 유지된다. 이것은 목표 기능 유닛을 통상적인 개시자 기능 유닛에 접속시켜서, 신호 READY를 수신하는 어떤 입력도 갖지 않게 한다. 이 방식으로, 통상적인 개시자 기능 유닛은 정상 상태로 동작할 수 있다. 즉, 통상적인 개시자 기능 유닛은, 요청을 평가하는 목표 기능 유닛에 의해 기다리게 되는지의 여부와는 상관없이, 또는 목표 기능 유닛이 그 순간에 요청을 충족시킬 수 없기 때문에, 지시된 통신 쓰레드 TID와 관련된 요청이 승인될 때까지 기다린다. 명료성을 위해, 논리 신호 값 1 및 0은 각각 음의 결과, 예를 들어, 준비 및 미준비, 또는 승인 또는 비승인을 지시하는 데 사용되었다. 그러나, 이들 값은 또한 반대의 다른 방식으로 사용될 수 있다. 표에 나타낸 바와 같은 옵션들 중 하나에 따른 지시를 제공하는 많은 다른 대안도 가능하다는 것은 명백하다. 예를 들어, 신호 READY 및 ACCEPTC를 제공함으로써, ACCEPTP는 하나의 물리적 접속을 연속적으로 제공한다.
본 발명의 보호 범주는 본 명세서에서 설명한 실시예로 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 정보, 예를 들어, 통신 쓰레드에 대한 데이터, 통신 쓰레드에 대한 정보는 프로세싱 유닛들 사이에서, 여러 가지 방식, 예를 들어, 순차, 병렬 또는 이들의 조합으로 교환될 수 있다는 점에 유의한다.
본 발명의 보호 범주는 청구범위의 참조 번호에 의해 한정되지 않는다. "포함"한다는 용어는 청구범위에서 언급한 부분 이외의 다른 부분을 배제하지 않는다. 소자의 단수 표현은 그러한 소자가 복수 개 존재함으로 배제하지 않는다. 본 발명의 일부를 형성하는 수단은 전용 하드웨어의 형태, 또는 프로그래밍된 범용 프로세서의 양측 모두로 구현될 수 있다. 본 발명은 각각의 새로운 특징 또는 특징들의 조합에 존재한다.

Claims (8)

  1. 통신을 개시하는 개시자 유닛(INIT)과 목표 유닛(TRGT) 사이에서 데이터를 통신하는 방법으로서,
    상기 개시자 유닛(INIT)은 통신 쓰레드 식별자(TID)를 갖는 통신 쓰레드에 대한 요청을 지시하여 통신을 개시하고,
    상기 목표 유닛(TRGT)은,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)이 상기 요청을 유지해야 하는 상황과,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)의 상기 요청이 승인되는 상황과,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)의 상기 요청이 거절되는 상황
    중 하나가 존재하는지의 여부를 나타내는 정보(READY, ACCEPTC)를 제공하는
    데이터 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개시자 유닛(INIT)은 상기 요청을 지시하는 통신 쓰레드에 대해 기준(TID)을 지시하고,
    상기 개시자는 상기 요청이 거절된 경우에 다른 통신 쓰레드에 대한 통신을 개시하고자 하는
    데이터 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 유닛(TRGT)은 제 1 및 제 2 신호를 제공하되, 상기 제 1 신호(READY)는 상기 요청이 유지되어야 함을 제 1 상태(0)로 지시하고 제 2 신호가 유효함을 제 2 상태(1)로 지시하며, 상기 제 2 신호(ACCEPTC; ACCEPTP)는 상기 기능 유닛이 상기 선택된 통신 쓰레드를 승인함을 지시하는 제 1 상태(1)와 상기 개시자(INIT)가 상기 요청을 포기해야 함을 지시하는 제 2 상태(0)를 갖는
    데이터 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    데이터 생성 유닛(PFU)은 상기 개시자(INIT)로서 기능하는
    데이터 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    데이터 소비 유닛(CFU)은 상기 개시자(INIT)로서 기능하는
    데이터 통신 방법.
  6. 프로세싱 시스템으로서,
    제 1 기능 유닛(IFU5) 및 제 2 기능 유닛(DFU)을 포함하고,
    상기 제 1 기능 유닛은 상기 기능 유닛들 사이에서 신호를 교환하는 기능을 사용하여 상기 제 2 기능 유닛과의 통신을 개시할 수 있고, 상기 신호들은 통신을 개시하기 원하는 상기 제 1 기능 유닛(IFU5)에 의한 신호(TID)를 포함하며,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)이 상기 요청을 유지해야 하는 상황과,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)의 상기 요청이 승인되는 상황과,
    - 상기 개시자 유닛(INIT)의 상기 요청이 거절되는 상황
    중 하나를 나타내는 상기 제 2 기능 유닛(DFU)에 의한 신호(ACCEPTC, ACCEPTC)를 포함하는
    프로세싱 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기능 유닛은 상기 요청을 지시하는 통신 쓰레드에 기준(TID)을 지시하고,
    상기 제 1 기능 유닛은 상기 요청이 거절된 경우에 다른 통신 쓰레드에 대한 통신을 개시하고자 하는
    프로세싱 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기능 유닛(IFU5) 및 상기 제 2 기능 유닛(DFU)은 네트워크의 일부를 형성하는
    프로세싱 시스템.
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