[发明专利]单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法

权利要求书

1.一种单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法，基于MCS-51体系，其特征在于在不占用外部通用I/O口又不改变指令系统的情况下，由多个微控制器来共同完成系统的数据处理、任务控制工作：将各子处理器核内高128字节(80h～FFh)数据空间共享，用于单芯片多处理器之间命令和数据的传输；并在各子处理器中增加了一个共享数据存储器中断SDMI外，把SDMI和仲裁器有效的结合起来，作为共享数据存储器访问机制，用于解决各子处理器之间数据交换中存在的竞争；整个单芯片多处理器对共享数据存储器的访问只是通过一个仲裁器判决，并通过中断的方式实现的；仲裁器遵循先申请先访问的优先级原则；对于同时申请的子处理器总裁器遵循先低地址子处理器先访问，高地址子处理器后访问的原则；各子处理器与仲裁器之间的握手信号采用片内总线方式，其传输速度快、占用资源少便于集成与控制；各子处理器既独立工作，或与其他子处理器协同工作；每个子处理器核实质上都是一个相对简单的单线程微处理器，多个这样子处理器并行地执行程序代码，具有较高的指令级并行性；

其具体步骤为：

1)定义共享数据空间；

2)设置一仲裁器模块，用于4个子处理器与共享数据存储器的控制和连接；

3)在各子处理器增加一个共享数据存储器SDMI中断，用于子处理器对共享存储器的访问；

4)根据SDMI中断的定义，设定控制寄存器(SDMCON)，用于定义SDMI控制中断工作状态；

5)各子多处理器于仲裁器件间接口的定义。

2.根据权利要求1所述单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法，其特征在于步骤

1)共享数据存储空间的定义：

将各子处理器核内高128字节数据空间设为共享数据存储空间，这个共享数据空间的数据总线和地址总线采用子处理器核内数据总线和地址总线，其寻址空间为80h～FFh。由于该地址与各子处理器核内特殊功能地址冲突，各子处理器只能采用寄存器间接寻址的方式访问共享数据存储器，采用直接寻址和位寻址的方式读写特殊功能寄存器。

3.根据权利要求1所述单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法，其特征在于步骤2)仲裁器的结构如下：

仲裁器由访问扫描单元、仲裁处理控制单元、接口开关转换单元和一个缓冲区(异步先进先出FIFO)四个部分组成。仲裁器处理过程分成两个过程，它们分别是扫描处理过程和仲裁处理过程。两个处理过程以FIFO为界，往FIFO中存入地址之前的操作为扫描处理过程；从FIFO中取出处理器地址信息之后的操作为仲裁处理过程。扫描处理过程由访问扫描单元独立完成；仲裁器仲裁处理过程是由仲裁处理控制单元和接口转换单元协同完成。

4.根据权利要求3所述单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法，其特征在于仲裁器中扫描处理过程的定义为：

访问扫描单元主要有三个作用：a)采样各子处理器对共享存储器访问的申请信息；b)判断优先权；c)将申请访问的处理器地址存入FIFO；扫描处理过程中，仲裁器遵循两个原则：a)先申请先访问；b)同时申请，低地址子处理器优先级高于高地址子处理器；仲裁器将申请访问共享数据存储器的子处理器地址存入FIFO中。

5.根据权利要求3所述单芯片多处理器共享数据存储空间的访问方法，其特征在于仲裁器中仲裁处理过程的定义为：

仲裁器仲裁处理过程是由仲裁处理控制单元和接口转换单元协同完成，主要负责从FIFO中取出某个子处理器地址，并根据该子处理器地址，返回一个中断使能信号，并将共享数据存储单元访问权交给该子处理器；仲裁处理控制单元实际上是一个有限状态机，用于控制仲裁处理过程中的操作节拍；这个状态机有IDLE，FETCH和BUSY三个状态组成：IDLE状态是一个初始状态，表示当前没有子处理器访问共享数据存储器；FETCH是一个取子处理器地址状态，它主要负责从FIFO中取出子处理器地址信息并加以判断；BUSY是一个忙的状态，它表示某一子处理器正在访问共享数据存储器，结束这个状态需要访问处理器返回一个访问结束信号；接口开关转换单元是根据仲裁处理控制单元的状态和输出控制共享数据存储器的接口分别与各子处理器的内部数据存储器的接口的连接。