soc AXI接口术语和特性

AXI接口术语和特性

1、outstanding

2、interleaving

3、out-of-oder

4、写数据可以优先于写地址

5、大小端

小端：低地址数据放在总线bus的低位。

大端：低地址数据放在总线bus的高位。

6、INCR模式

INCR模式master只提供首地址，地址累加是slave端做的

7、原子操作

7.1、原子操作的用途

在多线程的操作系统中，都有一个获取线程锁的过程，这个锁是唯一的，一个线程抢到了其他线程就抢不到，如何实现这个功能呢？加入将内存的一个变量作为锁的标志，如果这个标志位0表示没有线程抢这个锁，如果为1表示某个线程抢到了这个锁。那么在抢锁之前先要看一下这个标志是否为0，如果为0表示锁是空闲的可以抢，为了表示抢到了这个锁，还得把这个变量置为1。这个抢锁的过程就至少需要有一读一写。但是在多线程操作的过程中，可能很多线程都在读取这个变量，都读到的值为0（读的时间还是比较长的，多核并发完全可以读多次），然后所有线程都写1，这样就造成了多个线程都得到了锁，与锁唯一的要求不合。也就是说通过软件手段是不能保证某个值被一个线程（Master）读取和写入的过程中没有被其他线程（Master）读取和写入。这就要求线程支持原子操作。

由于内存在使用过程中会出现ecc错误，需要刷新数据来纠正这些错误，操作系统通过内存巡检来完成刷新操作，内存巡检就是读取内存的值，通过ecc校验更正错误值，然后写入到内存，系统读取数据后，操作系统还是在正常运行的，内存上的程序很有可能把内部数据修改了，如果还是拿原来读取的数据ecc校验后写入就会冲掉程序保存的数据，这当然是不行的。这个时候内存巡检就要用到原子操作，巡检值使用exlusive方式读取内存，让这段内存记录在读取数据后内存数据有没有被改写过，如果被改写过，ecc校验后的数据使用exlusive方式写入的时候就会不成功，防止覆盖新的数据。巡检程序发现写入不成功就重新巡检这段内存，直到成功。

7.2、exlusive原子操作

Master_A以exclusive方式读取Salve的一段地址（以lane_cash为单位，一般为64byte）的值后，相当于Master通知slave监控这段地址的写，slave的一个moniter会纪录这个Master_A，如果Master_A在写入这个slave之前没有其他Master写过这个数据的话，Master_A往这段地址写入数据是会返回一个Exok即原子操作成功，指示数据正确写入；如果在Master_A写入数据之前有其他Master也往slave的这段地址写过数据，那么Master_A以exlusive写数据的操作会返回ok，这其实表示exclusive操作失败了，数据也被moniter阻挡没有写入到slave中。这样保证读写这一整个过程中，软件知道是不是只有一个线程（Master）在写这段地址（其他线程在这个过程可以读），也只有exlusive写返回Exok后才说明线程锁抢占成功，这样就只有一个线程能抢占成功。

是一种应用场景相关的操作，在多核CPU中，为了保证一个master对slave的访问操作不让其他master来访问，保证访问slave的数据不被其他master改写。有点像多线程中的线程锁。在AXI3.0的时候有normal access/exclusive access/locked access， 其中normal access是不进行任何干预的访问，exclusive则是slave端监控一下，在master访问期间有没有其他master访问过，如果访问过就给告警什么的，让master重新访问一遍。locked access这种模式在AXI 4.0取消了，即硬件锁定，其他master访问不了master到slave的总线，这种方式对性能影响很大，所以取消了。

8、cash

cash是slave端的一个缓冲，如果多个设备都访问slave的某一部分数据，那么这部分数据可以缓存到cash中，只要第一个master访问后，其他master访问则部分数据时就不去slave中去取这些数据，而是直接从cash中取出来，这样节省时间。axcash信号在总线中是透传的。在与AXI相连的CHI协议中实现实现了cash操作。

9、额外信号Qos/user

Qos和user在总线中也通常是透传，Qos有时候用于多个master访问的优先级用于仲裁。

10、应答信号：BRESP/RRESP

写操作单独有一个写应答通道；读应答RRESP与读数据集成在同一通道；

对于写操作，每个burst只有一个写应答BRESP，且必须在最后一拍写数据后产生；读操作每一拍数据都有对应的读应答信号返回；

11、ID

Master无需知道某个ID被其他设备使用了没有，应为interconnect会在Master的ID上额外添加8bit，来区分不同Master的ID。

12、低功耗操作

开启低功耗模式：Master拉低CSYSREQ信号，SLAVE收到后等SLAVE的任务处理完后拉低CACTIVE表示响应，并且在时钟关闭后拉低CSYSACK表示响应。

撤销低功耗模式：Master拉起CSYSREQ信号，SLAVE接收到以后拉高CACTIVE，解开时钟后，拉高CSYSACK信号。

原文编写与2019-12-05