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文章目錄

    • CCI-400 介紹
      • DVM 機(jī)制介紹
      • DVM 消息傳輸過(guò)程
      • TOKEN 機(jī)制介紹

下篇文章:ARM CoreLink 系列 3 – CCI-550 控制器介紹

CCI-400 介紹

CCI(Cache Coherent Interconnect)是ARM 中 的Cache一致性控制器。
在這里插入圖片描述

CCI-400 將 Interconnect 和coherency 功能結(jié)合到一個(gè)模塊中。它支持多達(dá)兩個(gè)ACE master 點(diǎn)的interface,例如:

Cortex?-A7 processor
Cortex-A15 processor
Cortex-A17 processor
Cortex-A53 processor
Cortex-A57 processor

FeatureDetails
AMBA specificationsAMBA 4 ACE and ACE-Lite
ACE Slave interfaces2 for fully coherent processors including Arm Cortex
ACE-Lite slave interfaces1-3 for IO coherent devices such as Mali processors, accelerators and IO
Memory and system master interfaces1-2 memory interfaces 1 system interface
CoherencyBroadcast snoop protocol
Memory map40 bit Physical, configurable address map 44 bit DVM

CCI-400還支持多達(dá)三個(gè)ACE-Lite主站,例如,ARM MaliTM-T600系列圖形處理器單元(GPU)。
所有這些接口都有可選的DVM消息支持,以管理分布式內(nèi)存管理單元(MMU),例如CoreLink MMU-400。這些單元可以通過(guò)CCI-400與最多三個(gè)ACE-Lite從機(jī)進(jìn)行通信。

硬件管理的一致性可以通過(guò)共享片上數(shù)據(jù)來(lái)提高系統(tǒng)性能和降低系統(tǒng)功耗。

CCI-400 cache一致性控制器實(shí)現(xiàn)了ACE協(xié)議,demo系統(tǒng)框圖如下所示:
在這里插入圖片描述
CCI-400cache一致性控制器是一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施組件,支持以下內(nèi)容:

  • 在最多兩個(gè) ACE 主站和三個(gè)ACE-Lite主站之間的數(shù)據(jù)一致性,有三個(gè)獨(dú)立的序列化點(diǎn)(PoS)和全屏障支持。

  • 主站和最多三個(gè)從站之間的高帶寬、跨欄互連功能。

  • 主站之間的DVM消息傳輸,DVM消息主要用于通知系統(tǒng)中的其他處理器,一段內(nèi)存的緩存狀態(tài)發(fā)生了變化。例如,當(dāng)一個(gè)處理器需要寫(xiě)入一段內(nèi)存時(shí),它會(huì)通過(guò)發(fā)送DVM消息,通知其他處理器該內(nèi)存的緩存需要被更新或者失效。

  • QoS虛擬網(wǎng)絡(luò)(QVN):本質(zhì)上是一種 Virtual 的 Network,我們知道從一個(gè) master 到一個(gè)slave,它中間走的實(shí)際路線叫做physical network,在physical network上根據(jù)需要還可以設(shè)置多個(gè)virtual 的 network,在 virtual network之間,通過(guò)類(lèi)似于token這種機(jī)制(只有一個(gè)master獲得了token,它才有資格去往下發(fā)送它的一些傳輸?shù)恼?qǐng)求)。QVN 機(jī)制使用這種 virtual network,使用這種基于token的機(jī)制去傳輸數(shù)據(jù)能夠很好的避免系統(tǒng)擁塞。

  • 服務(wù)質(zhì)量(QoS)調(diào)節(jié):QoS機(jī)制可認(rèn)為是一種資源分配的機(jī)制,比如根據(jù) outstanding 的能力,去限制某一個(gè)端口發(fā)送數(shù)據(jù)的能力。還可以根據(jù)發(fā)送速率或者傳輸?shù)膌atency來(lái)分配transaction,這些都是QoS-400能夠做到的。

  • 性能監(jiān)測(cè)單元(PMU),統(tǒng)計(jì)與性能有關(guān)的事件。

DVM 機(jī)制介紹

Distributed Virtual Memory(DVM)機(jī)制是一種用于實(shí)現(xiàn)分布式虛擬內(nèi)存的技術(shù)。它允許多個(gè)處理器共享同一塊物理內(nèi)存,并通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通信。

DVM機(jī)制的核心思想是將物理內(nèi)存劃分為多個(gè)虛擬內(nèi)存空間,并將這些虛擬內(nèi)存空間分配給不同的處理器。每個(gè)處理器只能訪問(wèn)自己的虛擬內(nèi)存空間,但可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他處理器進(jìn)行通信和共享數(shù)據(jù)。

DVM機(jī)制的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù):

  • 虛擬內(nèi)存管理:每個(gè)處理器都有自己的虛擬地址空間,通過(guò)地址轉(zhuǎn)換機(jī)制將虛擬地址映射到物理地址。這樣可以實(shí)現(xiàn)不同處理器之間的地址隔離和虛擬內(nèi)存的管理。
  • 數(shù)據(jù)共享:處理器可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接,將自己的虛擬內(nèi)存中的數(shù)據(jù)共享給其他處理器。這種數(shù)據(jù)共享可以通過(guò)消息傳遞、遠(yuǎn)程存取等方式實(shí)現(xiàn)。
  • 一致性維護(hù):由于多個(gè)處理器共享同一塊物理內(nèi)存,需要保證數(shù)據(jù)的一致性。當(dāng)一個(gè)處理器修改了共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí),其他處理器需要及時(shí)獲得最新的數(shù)據(jù),以保證一致性。這通常需要使用一致性協(xié)議和緩存一致性機(jī)制。

DVM機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用多處理器系統(tǒng)的計(jì)算資源,提高系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性。它適用于需要高并發(fā)和大規(guī)模數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用場(chǎng)景,例如分布式計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等。

需要注意的是,DVM機(jī)制并非ARM處理器中的內(nèi)置特性,而是一種通用的分布式計(jì)算技術(shù)。在ARM處理器中,可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)DVM機(jī)制,或者使用一些專(zhuān)門(mén)的硬件實(shí)現(xiàn),如ARM的CoreLink CCI(Cache Coherent Interconnect)系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品提供了高性能的互連網(wǎng)絡(luò)和緩存一致性機(jī)制,以支持分布式虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)。

DVM 消息傳輸過(guò)程

DVM消息的傳輸過(guò)程如下:

  • 當(dāng)一個(gè)處理器需要改變某段內(nèi)存的狀態(tài)時(shí)(例如,寫(xiě)入數(shù)據(jù)),它會(huì)生成一個(gè)DVM消息,并將其發(fā)送到CCI。

  • CCI在收到DVM消息后,會(huì)將其轉(zhuǎn)發(fā)到其他連接到CCI的處理器。這些處理器在收到DVM消息后,會(huì)檢查自己的緩存,如果緩存中包含了該內(nèi)存,那么會(huì)根據(jù)DVM消息的類(lèi)型進(jìn)行相應(yīng)的操作,例如,更新緩存或者將緩存失效。

  • 當(dāng)所有的處理器都對(duì)DVM消息進(jìn)行了響應(yīng)之后,CCI會(huì)向原始處理器發(fā)送一個(gè)確認(rèn)消息,表示該DVM消息已經(jīng)被所有的處理器處理完畢。

如下是 DVMop 一個(gè)典型的應(yīng)用:
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通過(guò)DVM消息,處理器可以有效地維護(hù)緩存一致性,確保在多處理器系統(tǒng)中,所有的處理器都可以看到最新的數(shù)據(jù)。這對(duì)于提高多處理器系統(tǒng)的性能和可靠性具有重要意義。

需要注意的是,DVM消息的具體實(shí)現(xiàn)可能會(huì)因ARM的不同產(chǎn)品而有所不同。具體的細(xì)節(jié),如DVM消息類(lèi)型、格式和傳輸過(guò)程,需要參考相關(guān)的硬件文檔和規(guī)范。

TOKEN 機(jī)制介紹

在多個(gè)設(shè)備同時(shí)訪問(wèn)總線時(shí),如果不進(jìn)行流量控制,可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和混亂。為了避免這種情況,ARM引入了總線token機(jī)制。

總線token機(jī)制基于一個(gè)令牌(token)的概念。令牌可以理解為一種權(quán)限,只有持有令牌的設(shè)備才能在總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)一個(gè)設(shè)備需要訪問(wèn)總線時(shí),它必須請(qǐng)求令牌。如果當(dāng)前總線上沒(méi)有令牌可用,設(shè)備必須等待,直到有令牌可用為止。一旦設(shè)備獲得令牌,它就可以在總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)傳輸完成后,設(shè)備釋放令牌,使其可供其他設(shè)備使用。

總線token機(jī)制具有以下特點(diǎn):

  • 確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐?#xff1a;每次只有一個(gè)設(shè)備可以持有令牌,這樣可以保證數(shù)據(jù)傳輸按照請(qǐng)求的順序進(jìn)行。
  • 控制總線的帶寬:通過(guò)令牌管理,可以控制總線上的設(shè)備數(shù)量,以控制總線的帶寬使用情況,避免過(guò)多設(shè)備同時(shí)訪問(wèn)總線導(dǎo)致的性能下降。
  • 提高系統(tǒng)的可靠性:總線token機(jī)制可以避免數(shù)據(jù)沖突和競(jìng)爭(zhēng),從而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

總線token機(jī)制是ARM處理器中用于管理總線上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重要機(jī)制,能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐院涂煽啃浴T诙嘣O(shè)備同時(shí)訪問(wèn)總線的情況下,總線token機(jī)制可以有效地管理和控制數(shù)據(jù)傳輸。

下篇文章:ARM CoreLink 系列 3 – CCI-550 控制器介紹

推薦閱讀
https://blog.51cto.com/qmiller/5285105

http://aloenet.com.cn/news/33396.html

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