[发明专利]数据处理系统以及用于存储仲裁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据处理系统、存储控制器以及存储仲裁的方法。

背景技术

对于包括多个诸如中央处理单元CPU和一些专用处理单元PU的数据处理单元的数据处理系统，通信通常通过总线或互连网络执行，并且数据存储在中央存储器。所述中央处理单元CPU可实现可编程的处理功能。在所述数据处理系统中，由于多个处理单元共享存储资源，必须执行共享资源的仲裁以确定准予哪个数据处理单元访问共享存储器。所述仲裁为访问共享资源的请求确定进度，以保证存储器只需一次处理一个请求，并保证来自优先级高的数据处理单元的请求比来自其他数据处理单元的请求更经常被处理。因此，可用存储总线的容量分成对每个处理单元的带宽限制。如果没有正确地执行仲裁，一些数据处理单元可能得等待长时间来访问总线。另一方面，必须实现实时处理的数据处理单元可能无法执行所请求的实时处理，导致系统性能的严重恶化或甚至故障。用于仲裁的标准方法包括TDMA、固定优先级访问、循环等。这些标准仲裁方案的组合也可使用。

由于单个芯片上(即片上系统SoC)的可编程或专用的处理单元PU的集成度增加，可存在具有不同类型的流量(traffic)约束的片内通信。所述流量约束可包括硬实时HRT、软实时SRT、尽力而为(besteffort)BE、等待临界(latency critical)LC等。在片上系统实现的存储器的数量是关系到总体成本的重要因素，通常提供共享存储器。所述存储器还可以是诸如SDRAM存储器的外部存储器。因此，用以实现实时处理的专用处理单元必须与用以实现等待临界处理的可编程处理单元共享互连以及共享存储器。所述系统的挑战在于将存储器带宽分布到用于执行硬实时处理的数据处理单元的代理(agent)以及用于执行等待临界处理的数据处理单元的代理。执行所述仲裁，使得在实时处理的必要保证带宽得到满足时，为请求低等待的代理提供低等待访问。

保证这些保证带宽的一个方法是为硬实时流量提供固定窗口，在所述窗口，阻塞其他低等待流量并且给予与硬实时处理相关的代理较高优先级。虽然这可以保证保持硬实时的保证带宽，但在硬实时处理的固定窗口产生相当大的等待用于低等待流量。

进一步解决这些需求的方法是限制低等待时间流量可使用的带宽，使得低等待流量一旦使用额外带宽，就阻塞等待临界流量。然而，所述仲裁方案可能违背硬实时的需求，因为对于各种类型的流量，访问存储器的效率可能不同。此外，所述仲裁方案需要大量的微调。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种数据处理系统、存储控制器以及用于存储仲裁的方法，所述存储仲裁能够在保证实时保证带宽保持的同时，为等待临界处理提供低等待访问(low latency access)。

该目的由根据权利要求1的数字处理系统、根据权利要求4的存储控制器以及根据权利要求5的存储仲裁的方法来解决。

因此，提供了一种数字处理系统，所述数字处理系统包括：至少一个第一处理单元、至少一个第二处理单元、至少一个存储模块、以及互连。所述存储模块用于存储来自所述至少一个第一和第二处理单元的数据。所述互连装置将存储模块连接到第一和第二处理单元。此外，为执行对于第一和第二处理单元的存储模块的仲裁，提供了仲裁单元。所述仲裁在时间窗口的基础上执行。仲裁单元(AU)监控第二处理单元(PU)访问存储模块的第一访问时间和在预定的时间窗口内第二处理单元仍需用以完成处理的第二访问时间。所监控的第二访问时间与时间窗口内的剩余访问时间相比，如果剩余的访问时间大于第二访问时间，仲裁单元允许所述至少一个第一处理单元在所述时间窗口访问存储模块。否则，仲裁单元限制至少一个第一处理单元的访问，并允许至少一个第二处理单元访问存储模块。

因此，当第一处理单元的处理具有较高的访问优先级时，只要第二处理单元的处理有足够的带宽和访问时间，即可保证用于保持第二处理单元的最小带宽。

根据本发明的一个方面，第一处理单元执行等待临界处理，并且第二处理单元执行实时处理。因此，虽然等待临界处理具有低等待访问，只要不要求过多地访问存储器，通过与这些处理的最小带宽联系即可满足实时处理的需要。

根据本发明的另一个方面，可在基于处理单元的流量特性的运行时间期间，预定义或确定第二访问时间。如果所述处理单元易于(“close”)违反其需求，互连必须保证来自特殊PU的访问请求对仲裁单元可见。因此，可能执行对于等待临界和实时处理的不同要求的微调。