[发明专利]一种高可靠低功耗数据一致星载处理器互连结构

说明书

本发明涉及一种高可靠低功耗数据一致星载处理器互连结构，包含了低功耗管理单元、高可靠管理单元及数据一致性管理单元。其中低功耗管理单元通过低数据翻转算法和多频率域设计等方法实现互连结构的低功耗设计；高可靠管理单元主要利用总线分离传输机制、定时轮询监测机制和错误响应及时处理方法实现数据的可靠传输；数据一致性管理单元通过仲裁、请求重分配、监听过滤和监听缓存等方式实现互连结构多个主设备之间的数据互通，保证数据的一致。

技术领域

本发明涉及一种互连结构，特别是一种高可靠低功耗数据一致星载处理器互连结构，属于集成电路总线互连结构设计领域。

背景技术

随着半导体和集成电路技术的不断发展，为了保证更高性能和更可靠的数据传输，各种总线互连结构被提出。目前国际上主流的总线协议规范，包括IBM的CoreConnect总线、ARM的AMBA总线和Altera的Avalon总线等。

然而随着应用的不断扩展，处理器集成了越来越多的主从设备，且主从接口之间的数据访问复杂度不断增加，当多个主设备对同一地址空间发起访问操作时，可能会由于内部缓存的原因访问数据不一致，导致最终处理结果出错；为了满足更高性能和更高带宽的要求，内部互连结构的数据位宽已经从原来的32位扩展到了64位、128位甚至256位，当连续两次数据访问位宽反转过多时，会造成互连结构功耗开销的增大；应用场景的不同对数据的可靠性传输有很大影响，数据在传输过程中可能受到电磁干扰而发生翻转或者由于其他干扰导致传输错误。综上所述，目前单一总线的设计已经无法满足嵌入式处理器对低功耗和高可靠数据传输的要求。

在处理器设计中，需要满足应用多元化带来的对互连结构性能、功耗和可靠性的要求，同时随着互连结构设备间通信的复杂度提升，还涉及到数据一致性等问题。所以有必要在高可靠低延迟互连结构设计方面进行改进，提高数据传输的可靠性，降低传输功耗，同时兼顾传输性能和数据一致性要求。

发明内容

本发明的技术解决的问题是：克服现有互连结构的不足，提出一种高可靠低功耗数据一致星载处理器互连结构，通过多时钟门控、低数据翻转等方法减小传输功耗；引入总线分离传输、定时轮询检测和错误及时响应处理方法提高数据传输可靠性；利用仲裁、请求重分配、监听过滤和监听缓存等技术，保证互连结构数据传输的一致性，同时兼顾了传输性能要求。

本发明的技术解决方案是：

一种高可靠低功耗数据一致星载处理器互连结构，包括低功耗管理单元、高可靠管理单元和数据一致性管理单元；

数据一致性管理单元：监听多个设备的数据传输并进行缓存，保证多个设备间数据一致；

低功耗管理单元：进行互连结构时钟和功耗管理；

高可靠管理单元：用来实时处理数据传输错误并防止总线死锁。

高可靠管理单元利用总线分离传输机制、错误及时检测处理方法和定时轮询监测机制进行数据传输，保证了数据的高可靠性。

所述错误及时检测处理方法按如下方式实现：

在总线结构中增加校验检错机制，使数据在传输时增加一位校验位；

当数据离开总线时，首先进行解码校验，如果校验结果正确则继续传输，如果校验结果不正确，则向前一级传输反馈重传请求，从而保证数据传输错误被及时处理，避免错误传递而导致无法纠正和检测的错误发生。

所述总线分离传输机制实现方式如下：

当互连结构中的某个总线桥接收到主设备的数据传输请求后，发现本次数据传输需要使用的总线与其他传输使用的总线存在互锁，则会向主设备发送分离请求信号，保留主设备请求但暂时释放本次数据传输占用的总线，使与该总线桥互锁的另一个总线桥能够获得该总线的使用权，待另一个总线桥完成数据传输释放总线后，当前总线桥完成主设备的数据传输，解决总线死锁问题。