Wishbone規(guī)范支持的互聯(lián)類型有四種:點(diǎn)到點(diǎn)、共享總線、十字交叉(Crossbar)和基于交換結(jié)構(gòu) (Switch fabric)的互聯(lián)。這四種互聯(lián)方式在Wishbone規(guī)范中有明確的定義。如圖1,點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)是最簡(jiǎn)單的互聯(lián)方式,它允許一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備相互通信。比如,主設(shè)備可能是一個(gè)處理器IP核,從設(shè)備可能是一個(gè)串行I/O端口或者存儲(chǔ)器。
圖1 Wishbone總線規(guī)范中使用的主要信號(hào)(一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)的例子)
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)的一個(gè)特殊應(yīng)用就是當(dāng)數(shù)據(jù)需要多個(gè)步驟順序進(jìn)行處理時(shí),多個(gè)同時(shí)具有主設(shè)備接口和從設(shè)備接口的模塊串接在一起,如圖2所示。這種連接方式也稱作數(shù)據(jù)流連接。模塊A處理完數(shù)據(jù)后將處理結(jié)果送給模塊B,模塊B處理完模塊A送來的數(shù)據(jù)后再將處理結(jié)果送給模塊C處理。數(shù)據(jù)從一個(gè)模塊送往另一個(gè)模塊,常常將這種處理方式稱作流水線。流水線在處理器設(shè)計(jì)中非常重要,其好處是多個(gè)數(shù)據(jù)可以并行處理,從而提高系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)處理能力。
圖2 數(shù)據(jù)流方式互聯(lián)
共享總線互聯(lián)方式如圖3所示。共享總線互聯(lián)方式適合于系統(tǒng)中有兩個(gè)或者多個(gè)主設(shè)備需要與一個(gè)或者多個(gè)從設(shè)備通信的場(chǎng)合,它們通過共享的總線進(jìn)行通信,其好處是結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)省布線資源,缺點(diǎn)是主設(shè)備希望與特定從設(shè)備通信時(shí)可能需要等待。主設(shè)備在需要與一個(gè)從設(shè)備通信時(shí),需要先向仲裁器(圖中沒有給出)申請(qǐng)總線占有權(quán),獲得允許后開始占用總線并與目標(biāo)從設(shè)備開始通信,通信結(jié)束后釋放總線。當(dāng)多個(gè)主設(shè)備同時(shí)希望占有總線時(shí),仲裁器通過一定的優(yōu)先級(jí)邏輯分配總線使用機(jī)會(huì)。
共享總線互聯(lián)方式在片上系統(tǒng)中得到了廣泛的使用,幾乎成了片上系統(tǒng)的標(biāo)志技術(shù)之一。共享總線技術(shù)在板級(jí)系統(tǒng)如PCI總線中也得到了應(yīng)用。
圖3 共享總線互聯(lián)方式
十字交叉互聯(lián)方式較共享總線互聯(lián)方式略復(fù)雜。共享總線互聯(lián)方式在任一時(shí)刻只允許最多有一對(duì)主設(shè)備和從設(shè)備通過共享總線進(jìn)行通信,而十字交叉互聯(lián)方式最多同時(shí)允許超過一對(duì)的主設(shè)備和從設(shè)備對(duì)同時(shí)進(jìn)行通信,如圖4所示。當(dāng)然,在十字交叉互聯(lián)方式中,一個(gè)從設(shè)備在任一時(shí)刻只能與一個(gè)主設(shè)備進(jìn)行通信,兩個(gè)主設(shè)備不能同時(shí)訪問同一從設(shè)備。
圖4 十字交叉互聯(lián)方式(圖中虛線代表了一種可能的通信方式)
類似的,基于交換結(jié)構(gòu)的互聯(lián)比十字交叉互聯(lián)方式的INTERCON模塊更復(fù)雜,一般的,基于交換結(jié)構(gòu)的互聯(lián)比十字交叉互聯(lián)允許同時(shí)通信的主從設(shè)備對(duì)更多。
隨著技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)了比片上總線更復(fù)雜的片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Network on chip)。基于片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù),已經(jīng)出現(xiàn)了內(nèi)含幾十個(gè)32位處理器的芯片,已應(yīng)用于CISCO的高端路由器中。
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原文標(biāo)題:【博文連載】Wishbone互聯(lián)類型
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