TW201308200A - 橋接裝置及其資料預取及丟棄之方法 - Google Patents

橋接裝置及其資料預取及丟棄之方法 Download PDF

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Kung-Hsien Chu
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Abstract

本發明揭露一種橋接方法，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址(i)之資料的請求，表示一交易開始，其中請求裝置位於一第一匯流排下，目標裝置位於一第二匯流排下；向目標裝置請求目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；接收來自目標裝置傳遞的目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至該請求裝置；以及在交易未完成前，當傳遞至該請求裝置之累積的資料量達到一預設值，持續向目標裝置請求一接續位址(i+k+1)之資料。

Description

橋接裝置及其資料預取及丟棄之方法
本發明關於一種橋接裝置、系統及方法，特別是關於一種資料預取及丟棄之橋接裝置、系統及其方法。
橋接裝置主要是連接兩個介面，作為兩個介面訊號的轉換及傳遞。例如週邊元件互連(Peripheral Component interconnect,PCI)介面與高速週邊元件互連(Peripheral Component interconnect Express,PCIe)介面的橋接裝置、加速影像處理埠(Accelerated Graphics Port,AGP)介面與PCIe介面的橋接裝置等。
參考第1圖，在傳統的架構1中，橋接裝置20用來處理第一匯流排40與第二匯流排50之間的訊號轉換及資料傳遞。其中，請求裝置10係位於第一匯流排40下，而目標裝置30係位於第二匯流排50下。首先，請求裝置10向橋接裝置20請求讀取目標裝置30某個位址(address)之資料，即交易(transaction)開始，橋接裝置20向目標裝置30發出讀取請求，目標裝置30擷取目標位址及其接續位址之資料並傳遞給橋接裝置20，橋接裝置20儲存預定的資料量於緩衝單元24。接著，橋接裝置20再將儲存於緩衝單元24之資料傳遞至請求裝置10。
通常，在一個交易完成時，橋接裝置會丟棄緩衝單元24之資料。或者，當橋接裝置20與請求裝置10切斷(disconnect)連線時，即視這個交易已完成，橋接裝置20亦會丟棄儲存於緩衝單元24之資料。
此時，若請求裝置10繼續向橋接裝置20發出讀取請求，希望讀取目標裝置30交易完成時，後續接續位址之資料，因為橋接裝置20的緩衝單元24中已無來自目標裝置30之資料，故會送出一個重試(retry)訊號給請求裝置10。接著，向目標裝置30發出讀取接續位址之資料的請求。一般而言，目標裝置30為了擷取接續位址的資料，需要一些反應時間，才會開始將接續位址的資料傳遞給橋接裝置20，且橋接裝置20也會等到目標裝置30傳遞的資料量到達一定程度之後，才會開始將接續位址的資料傳給請求裝置10。
然而，期間可能因為橋接裝置20等待資料量到達一定程度的時間過久，故橋接裝置20先送出一切斷(disconnect)訊號給請求裝置10，視交易已完成，如此一來儲存於或將要儲存於緩衝單元24中的資料會被丟棄。此時，請求裝置10只好再重新產生一讀取請求。
由上述流程可知，這個過程可能會直接影響系統的效能。為了解決以上問題，IBM公司於美國專利US6973528中提出在橋接裝置20與請求裝置10切斷連線後，先預取(prefetch)額外的資料儲存於緩衝單元24中，且預取的資料量還超過預設範圍。如此一來，當請求裝置10繼續向橋接裝置20發出讀取請求，希望讀取目標裝置30接續位址的資料時，因為橋接裝置20已經預取額外的資料，因此能夠沒有延遲地立即傳送切斷連線時，後續接續位址的資料給請求裝置10。
然而，IBM公司提出的方法並非系統的最佳效能。
本發明提出一種資料預取及丟棄之橋接裝置及方法，能夠解決上述問題，提高系統效能。
本發明一方面提出一種橋接系統，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址(i)之資料的請求，表示一交易開始，其中請求裝置位於一第一匯流排下，目標裝置位於一第二匯流排下；向目標裝置請求目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；接收來自目標裝置傳遞的目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至請求裝置；以及在交易未完成前，當傳遞至請求裝置之累積的資料量達到一預設值，持續向目標裝置請求一接續位址(i+k+1)之資料。
本發明另一方面提出一種橋接裝置，處理一第一匯流排及一第二匯流排之間的資料傳輸，包含：一資料傳輸控制單元，當位於第一匯流排下的一請求裝置向橋接裝置請求位於第二匯流排下的一目標裝置之一目標位址之資料時，表示一交易開始，資料傳輸控制單元向目標裝置請求目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；一緩衝單元，與資料傳輸控制單元溝通，目標裝置擷取目標位址(i)及零至數個接續位址(i+1～i+k)之資料會傳遞並儲存於緩衝單元，然後，資料傳輸控制單元依序傳遞目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至請求裝置；以及一快取控制單元，與緩衝單元溝通，在交易未完成前，當傳遞至請求裝置之累積的資料量達到一預設值，橋接裝置持續向目標裝置請求接續位址(i+k+1)之資料。
本發明又一方面提出一種橋接方法，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址(i)之資料的請求，表示一交易開始，其中請求裝置位於一第一匯流排下，目標裝置位於一第二匯流排下；向目標裝置請求目標位址(i)及一至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；接收來自目標裝置傳遞的目標位址(i)及一至數個接續位址(i+0～i+k)之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞目標位址(i)及一至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至請求裝置；以及在交易未完成前，當傳遞至請求裝置之累積的資料量達到一預設值，持續向目標裝置請求接續位址(i+k+1)之資料。
參考第2圖，其繪示本發明第一實施例的橋接架構2。其中，橋接裝置200用來處理第一匯流排400與第二匯流排500之間的訊號轉換及資料傳遞。請求裝置100係位於第一匯流排400下，而目標裝置300係位於第二匯流排500下。橋接裝置200包含資料傳輸控制單元202、緩衝單元204，以及快取控制單元206。
為了說明方便，本發明第一實施例將例示性地以特定數字大小配合說明內容，然而，熟此技術人士可知，特定數字大小可依據不同設計做不同調整。
首先，交易開始，即請求裝置100向橋接裝置200請求讀取目標裝置300之目標位址之資料，假設一個位址具有64KB，而請求裝置欲讀取的目標資料量為1024KB。橋接裝置200之資料傳輸控制單元202向目標裝置300發出讀取目標位址及其接續位址之請求，目標裝置300擷取目標位址及其接續位址之資料，並傳遞給橋接裝置200，橋接裝置200將這些資料儲存於其緩衝單元204，於此實施例，緩衝單元204設計成可幫一個目標裝置300儲存512KB的資料量。接著，等到目標裝置300傳遞目標位址及其接續位址之資料量到達一定程度，依據系統設計，例如到達192KB後，橋接裝置200之資料傳輸控制單元202再將儲存於緩衝單元204之資料傳遞至請求裝置100。
簡言之，目標裝置傳遞目標位址A的64KB資料，及其接續位址B的64KB資料，及其接續位址C的64KB資料，因而使緩衝單元204累積到192KB後，橋接裝置200之資料傳輸控制單元202才會開始將儲存於緩衝單元204之資料傳遞至請求裝置100。當資料傳輸控制單元202將目標位址A的64KB資料傳遞給請求單元100，此時，資料傳輸控制單元202亦會控制目標裝置300傳遞接續位址D的64KB資料至緩衝單元204。以上流程重複進行，直到資料傳輸控制單元202傳遞完接續位址P的64KB資料至請求裝置100，達到目標資料量1024KB，請求裝置100發出交易完成訊號給緩衝單元204為止。
於本實施例，當交易尚未完成，而橋接裝置200傳遞給請求裝置100的資料量到達一預設值，依據系統設計，例如256KB，則橋接裝置200假定請求裝置100會請求讀取接續位址的資料。於是，橋接裝置100之快取控制單元206會持續向目標裝置300請求接續位址之資料，並將接續位址之資料儲存於緩衝單元204。也就是說，當交易完成前，橋接裝置200便假設請求裝置100之後會請求讀取接續位址的資料，因此預先進行預取接續位址之資料的動作。
或者，本實施例亦可實施成可在交易未完成前，會一直持續向目標裝置300請求接續位址之資料，以維持緩衝單元204一直持續存有接續位址之資料。
然而，當交易完成或橋接裝置200切斷連線後，快取控制單元206觀察接下來來自請求裝置100的數個請求中是否有請求讀取交易完成或切斷連線時接續位址的資料？若無，則快取控制單元206丟棄緩衝單元204中儲存的資料。
或者，當交易完成或橋接裝置200切斷連線後，若請求裝置100請求寫入目標裝置300，則快取控制單元206丟棄緩衝單元204中儲存的資料。
或者，當交易完成或橋接裝置200切斷連線後，若位於第一匯流排400下的任一裝置請求寫入或讀取請求裝置100或第二匯流排500下的任一裝置向橋接裝置200請求寫入或讀取請求裝置100，則快取控制單元206丟棄緩衝單元204中儲存的資料。
又或者，當交易完成或橋接裝置200切斷連線後，若緩衝單元204已無空間接收接下來的讀取請求，且第一匯流排400下的任一裝置向橋接裝置200發出讀取請求，則快取控制單元206丟棄緩衝單元204中儲存的資料。
接下來，參考第3圖，其繪示本發明第二實施例的橋接方法1000，用以操作一橋接裝置。首先，橋接裝置控制第一匯流排與第二匯流排之資料傳輸(步驟1100)，例如第一匯流排上的一請求裝置請求讀取第二匯流排上的一目標裝置之目標位址的資料，橋接裝置控制此目標位址及其接續位址之資料的傳遞。當傳遞的資料量到達一預設值(步驟1200)，依據系統設計，例如到達256KB或512KB，則橋接裝置持續向目標裝置請求接續位址的資料(步驟1300)。
接下來，參考第4圖，其繪示本發明第三實施例的橋接方法2000，用以操作一橋接裝置。首先，交易開始(步驟2100)，例如第一匯流排上的一請求裝置請求讀取第二匯流排上的一目標裝置之目標位址的資料，橋接裝置控制第一匯流排與第二匯流排之資料傳輸(步驟2200)，即控制此目標位址及其接續位址之資料的傳遞。當傳遞的資料量到達一預設值(步驟2300)，依據系統設計，例如到達256KB或512KB，則橋接裝置持續向目標裝置請求接續位址的資料(步驟2400)，亦即橋接裝置假定請求裝置將請求讀取接續位址的資料，因而預先進行預取接續位址之資料的動作。接著，橋接裝置將預取的資料儲存於一緩衝單元(步驟2500)。當交易完成或橋接裝置與請求裝置切斷連線(步驟2600)時，若符合預設條件(步驟2700)，則丟棄儲存於緩衝單元的預取資料(步驟2800)。
舉例而言，若符合以下條件，表示橋接裝置之前的假定是錯誤的，因此橋接裝置會丟棄儲存於緩衝單元的預取資料：
A.　請求裝置接下來的至少一個讀取請求中，未請求讀取交易完成或切斷連線時接續位址的資料，其中請求個數可由橋接裝置內之暫存器(未繪示)做設定。
B.　請求裝置請求寫入目標裝置。
C.　位於第一匯流排的任一裝置請求寫入或讀取請求裝置，或第二匯流排下的任一裝置向橋接裝置請求寫入或讀取請求裝置。
D.　緩衝單元已無空間接收接下來的讀取請求，且第一匯流排下的任一裝置向橋接裝置發出讀取請求。
以上僅為本發明例示之實施例，本發明不受上述實施例之細節限制，本發明之保護範圍僅由以下之申請專利範圍限制。
1、2．．．橋接架構
10、100．．．請求裝置
20、200．．．橋接裝置
202．．．資料傳輸控制單元
24、204．．．緩衝單元
206．．．快取控制單元
30、300．．．目標裝置
40、400．．．第一匯流排
50、500．．．第二匯流排
1000、2000．．．橋接方法
1100～1300．．．步驟
2100～2800．．．步驟
第1圖繪示習知的橋接架構。
第2圖繪示本發明第一實施例的橋接架構。
第3圖繪示本發明第二實施例的橋接方法。
第4圖繪示本發明第三實施例的橋接方法。
1000．．．橋接方法
1100～1300．．．步驟

Claims (21)

  1. 一種橋接系統，包含：一請求裝置，位於一第一匯流排下；一目標裝置，位於一第二匯流排下；以及一橋接裝置，與該第一匯流排及該第二匯流排溝通，處理該第一匯流排及該第二匯流排之間的資料傳輸，該橋接裝置包含一緩衝單元，其中，當該請求裝置向該橋接裝置請求該目標裝置之一目標位址(i)之資料時，一交易開始，該橋接裝置向該目標裝置請求該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料，該目標裝置擷取該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料傳遞至該橋接裝置，並儲存於該緩衝單元，再依序傳遞至該請求裝置，且其中，在該交易未完成前，當傳遞至該請求裝置之累積的資料量達到一預設值，該橋接裝置持續向該目標裝置請求一接續位址(i+k+1)之資料。
  2. 如請求項1所述之橋接系統，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，該緩衝裝置儲存一接續位址(i+p)之資料，該橋接裝置觀察來自該請求裝置的至少一個讀取請求中是否有請求讀取該接續位址(i+p)之資料，若無，則該橋接裝置丟棄該接續位址(i+p)之資料。
  3. 如請求項1所述之橋接系統，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若該請求裝置請求寫入該目標裝置，則該橋接裝置丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  4. 如請求項1所述之橋接系統，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若位於該第一匯流排的任一裝置請求寫入或讀取該請求裝置，或該第二匯流排下的任一裝置向該橋接裝置請求寫入或讀取該請求裝置，則該橋接裝置丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  5. 如請求項1所述之橋接系統，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若該緩衝單元已無空間接收讀取請求，且該第一匯流排下的任一裝置向該橋接裝置發出讀取請求，則該橋接裝置丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  6. 一種橋接裝置，處理一第一匯流排及一第二匯流排之間的資料傳輸，該橋接裝置包含：一資料傳輸控制單元，當位於該第一匯流排下的一請求裝置向該橋接裝置請求位於該第二匯流排下的一目標裝置之一目標位址之資料時，一交易開始，該資料傳輸控制單元向該目標裝置請求該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；一緩衝單元，與該資料傳輸控制單元溝通，該目標裝置擷取該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料會傳遞並儲存於該緩衝單元，然後，該資料傳輸控制單元依序傳遞該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至該請求裝置；以及一快取控制單元，與該緩衝單元溝通，在該交易未完成前，當傳遞至該請求裝置之累積的資料量達到一預設值，該橋接裝置持續向該目標裝置請求一接續位址(i+k+1)之資料。
  7. 如請求項6所述之橋接裝置，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，該緩衝裝置儲存一接續位址(i+p)之資料，該快取控制單元觀察來自該請求裝置的至少一個讀取請求中是否有請求讀取該接續位址(i+p)之資料，若無，則該快取控制單元丟棄該接續位址(i+p)之資料。
  8. 如請求項6所述之橋接裝置，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若該請求裝置請求寫入該目標裝置，則該快取控制單元丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  9. 如請求項6所述之橋接裝置，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若位於該第一匯流排的任一裝置請求寫入或讀取該請求裝置，或該第二匯流排下的任一裝置向該橋接裝置請求寫入或讀取該請求裝置，則該快取控制單元丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  10. 如請求項6所述之橋接裝置，更包含：在該交易完成或該橋接裝置切斷與該請求裝置之連線後，若該緩衝單元已無空間接收讀取請求，且該第一匯流排下的任一裝置向該橋接裝置發出讀取請求，則該快取控制單元丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  11. 一種橋接方法，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址(i)之資料的請求，表示一交易開始，其中該請求裝置位於一第一匯流排下，該目標裝置位於一第二匯流排下；向該目標裝置請求該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料；接收來自該目標裝置傳遞的該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞該目標位址(i)及零至數個接續位址(i+0～i+k)之資料至該請求裝置；以及在該交易未完成前，當傳遞至該請求裝置之累積的資料量達到一預設值，持續向該目標裝置請求一接續位址(i+k+1)之資料。
  12. 如請求項11所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線後，該緩衝裝置儲存一接續位址(i+p)之資料，則觀察來自該請求裝置的至少一個請求中是否有請求讀取該接續位址(i+p)之資料；以及若無，則丟棄該接續位址(i+p)之資料。
  13. 如請求項11所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線後，且若該請求裝置請求寫入該目標裝置，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  14. 如請求項11所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線後，且若位於該第一匯流排的任一裝置請求寫入或讀取該請求裝置，或該第二匯流排下的任一裝置向該橋接裝置請求寫入或讀取該請求裝置，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  15. 如請求項11所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線後，且若該緩衝單元已無空間接收讀取請求，且該第一匯流排下的任一裝置向該橋接裝置發出讀取請求，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  16. 一種橋接方法，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址之資料的請求，表示一交易開始，其中該請求裝置位於一第一匯流排下，該目標裝置位於一第二匯流排下；向該目標裝置請求該目標位址及零至數個接續位址之資料；接收來自該目標裝置傳遞的該目標位址及零至數個接續位址之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞該目標位址及零至數個接續位址之資料至該請求裝置；以及在該交易未完成前，持續向該目標裝置請求接續位址之資料，以維持該緩衝單元持續存有接續位址之資料。
  17. 如請求項16所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線時，觀察來自該請求裝置的至少一個請求中是否有請求讀取該接續位址之資料；以及若無，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  18. 如請求項16所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線時，且若該請求裝置請求寫入該目標裝置，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  19. 如請求項16所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線時，且若位於該第一匯流排的任一裝置請求寫入或讀取該請求裝置，或該第二匯流排下的任一裝置向該橋接裝置請求寫入或讀取該請求裝置，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  20. 如請求項16所述之橋接方法，更包含：若在該交易完成或切斷與該請求裝置之連線時，且若該緩衝單元已無空間接收讀取請求，且該第一匯流排下的任一裝置向該橋接裝置發出讀取請求，則丟棄儲存於該緩衝單元中的資料。
  21. 一種橋接方法，包含：接收來自一請求裝置的讀取一目標裝置之一目標位址之資料的請求，表示一交易開始，其中該請求裝置位於一第一匯流排下，該目標裝置位於一第二匯流排下；向該目標裝置請求該目標位址及至少一個接續位址之資料；接收來自該目標裝置傳遞的該目標位址及至少一個接續位址之資料，並儲存於一緩衝單元；依序傳遞該目標位址及至少一個接續位址之資料至該請求裝置；以及在該交易未完成前，當傳遞至該請求裝置累積的資料量達到一預設值，持續向該目標裝置預取接續位址之資料。
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