Pokročilá architektura sběrnice mikrokontroléru - Advanced Microcontroller Bus Architecture - Wikipedia

Paže Pokročilá architektura sběrnice mikrokontroléru (AMBA) je otevřená specifikace propojení na čipu pro připojení a správu funkční bloky v systém na čipu (SoC). Usnadňuje vývoj návrhů více procesorů s velkým počtem řadičů a komponent s a architektura autobusů. Od svého vzniku rozsah AMBA přes své jméno šel daleko nad rámec zařízení mikrokontroléru. Dnes je AMBA široce používán na řadě ASIC a SoC díly včetně aplikačních procesorů používaných v moderních přenosných mobilních zařízeních, jako je chytré telefony. AMBA je registrovaná ochranná známka společnosti ARM Ltd..[1]

AMBA byl představen společností ARM v roce 1996. První autobusy AMBA byly Advanced System Bus (ASB) a Advanced Peripheral Bus (APB). Ve své druhé verzi, AMBA 2 v roce 1999, společnost ARM přidala vysoce výkonnou sběrnici AMBA (AHB), což je jediný hodinový protokol. V roce 2003 společnost ARM představila třetí generaci AMBA 3, včetně Advanced eXtensible Interface (AXI) pro dosažení ještě vyššího výkonového propojení a Advanced Trace Bus (ATB) jako součást řešení ladění a trasování na čipu CoreSight. V roce 2010 byly zavedeny specifikace AMBA 4 počínaje AMBA 4 AXI4, poté v roce 2011[2] rozšíření celosystémové koherence s AMBA 4 AXI Coherency Extensions (ACE). V roce 2013[3] byla představena specifikace AMBA 5 Coherent Hub Interface (CHI) s přepracovanou vysokorychlostní transportní vrstvou a funkcemi navrženými ke snížení přetížení.

Tyto protokoly jsou dnes de facto standard pro architektury sběrnic integrovaných procesorů, protože jsou dobře zdokumentovány a lze je použít bez licenčních poplatků.

Principy návrhu

Potřesení rukou AMBA AXI

Důležitým aspektem SoC není jen to, které komponenty nebo bloky obsahuje, ale také to, jak se vzájemně propojují. AMBA je řešení pro vzájemné propojení bloků.

Cílem specifikace AMBA je:

  • usnadnit hned poprvé vývoj integrovaných produktů mikrokontroléru s jedním nebo více CPU, GPU nebo signálovými procesory,
  • být nezávislý na technologii, aby bylo možné znovu použít IP jádra, periferní a systémové makrobuňky napříč různými procesy IC,
  • podpořit návrh modulárního systému s cílem zlepšit nezávislost procesoru a vývoj opakovaně použitelných periferních a systémových knihoven IP
  • minimalizovat silikonovou infrastrukturu a současně podporovat vysoký výkon a nízkou spotřebu energie na čipové komunikaci.

Specifikace protokolu AMBA

Specifikace AMBA definuje komunikační standard na čipu pro navrhování vysoce výkonných vestavěných mikrokontrolérů. Podporuje to ARM Limited se širokou účastí napříč odvětvími.

The Specifikace AMBA 5 definuje následující sběrnice / rozhraní:

  • Specifikace protokolu AXI5, AXI5-Lite a ACE5
  • Pokročilá vysoce výkonná sběrnice (AHB5, AHB-Lite)
  • Rozhraní koherentního rozbočovače (CHI) [3]
  • Distribuované překladové rozhraní (DTI)
  • Obecná flash sběrnice (GFB)

The Specifikace AMBA 4 definuje následující sběrnice / rozhraní:

  • AXI Coherency Extensions (ACE) - široce používané na nejnovějších procesorech ARM Cortex-A včetně Cortex-A7 a Cortex-A15
  • AXI Coherency Extensions Lite (ACE-Lite)
  • Advanced Extensible Interface 4 (AXI4)
  • Pokročilé rozšiřitelné rozhraní 4 Lite (AXI4-Lite)
  • Advanced Extensible Interface 4 Stream (AXI4-Stream v1.0)
  • Advanced Trace Bus (ATB v1.1)
  • Advanced Peripheral Bus (APB4 v2.0)
  • Nízkoenergetická rozhraní AMBA (Q-kanál a P-kanál)

Specifikace AMBA 3 definuje čtyři sběrnice / rozhraní:

  • Pokročilé rozšiřitelné rozhraní (AXI3 nebo AXI v1.0) - široce používaný na procesorech ARM Cortex-A včetně Cortex-A9
  • Pokročilá vysoce výkonná sběrnice Lite (AHB-Lite v1.0)
  • Advanced Peripheral Bus (APB3 v1.0)
  • Advanced Trace Bus (ATB v1.0)

Specifikace AMBA 2 definuje tři sběrnice / rozhraní:

  • Pokročilá vysoce výkonná sběrnice (AHB) - široce používaná u návrhů založených na ARM7, ARM9 a ARM Cortex-M
  • Advanced System Bus (ASB)
  • Advanced Peripheral Bus (APB2 nebo APB)

Specifikace AMBA (první verze) definuje dvě sběrnice / rozhraní:

  • Advanced System Bus (ASB)
  • Advanced Peripheral Bus (APB)

Aspekty načasování a Napětí úrovně na sběrnici nejsou diktovány specifikacemi.

Rozšíření koherence AXI (ACE a ACE-Lite)

ESO, definovaný jako součást specifikace AMBA 4, rozšiřuje AXI o další signalizaci a zavádí širokou koherenci systému.[4] Tato systémová koherence umožňuje více procesorům sdílet paměť a umožňuje technologii jako ARM velký. MALÉ zpracovává se. The ACE-Lite Protokol umožňuje jednosměrnou aka IO koherenci, například síťové rozhraní, které dokáže číst z mezipamětí plně koherentního procesoru ACE.

Advanced eXtensible Interface (AXI)

Hlavní článek: Pokročilé rozšiřitelné rozhraní

AXI, třetí generace rozhraní AMBA definovaná ve specifikaci AMBA 3, je zaměřena na vysoký výkon a vysokou frekvenci systému a zahrnuje funkce, díky nimž je vhodná pro vysokorychlostní propojení mikrometrů:

  • oddělené adresy / řídicí a datové fáze
  • podpora nezarovnaných datových přenosů pomocí bajtů stroboskopů
  • burstové transakce s vydanou pouze počáteční adresou
  • vystavení několika nevyřízených adres s odpověďmi mimo pořadí
  • snadné přidání fází rejstříku, aby se zajistilo načasování.

Advanced High-performance Bus (AHB)

AHB je sběrnicový protokol zavedený v Advanced Microcontroller Bus Architecture verze 2 publikovaný ARM Ltd. společnost.

Kromě předchozího vydání má následující funkce:

  • velké šířky sběrnice (64/128/256/512/1024 bitů).

Jednoduchá transakce na AHB se skládá z adresové fáze a následné datové fáze (bez čekacích stavů: pouze dva cykly sběrnice). Přístup k cílovému zařízení je řízen prostřednictvím a MUX (non-tristate), čímž se připouští sběrnicový přístup k jednomu sběrnicovému nadřízenému současně.

AHB-Lite je podmnožina AHB formálně definovaná ve standardu AMBA 3. Tato podmnožina zjednodušuje konstrukci sběrnice s jedinou hlavní jednotkou.

Advanced Peripheral Bus (APB)

APB je určen pro řízení přístupu s malou šířkou pásma, například pro registraci rozhraní na systémových periferiích. Tato sběrnice má adresu a datovou fázi podobnou AHB, ale mnohem menší seznam signálů s nízkou složitostí (například bez shluků). Dále je to rozhraní určené pro nízkofrekvenční systém s nízkou bitovou šířkou (32 bitů).

Produkty AMBA

Rodina syntetizovatelného duševního vlastnictví (IP ) jádra Produkty AMBA je povoleno od ARM Limited které implementují digitální sběrnici v SoC pro efektivní přesun a ukládání dat pomocí specifikací protokolu AMBA. Rodina AMBA zahrnuje AMBA Network Interconnect (CoreLink NIC-400), Cache Coherent Interconnect (CoreLink CCI-500), SDRAM řadiče paměti (CoreLink DMC-400), DMA řadiče (CoreLink DMA-230, DMA-330), řadiče mezipaměti úrovně 2 (L2C-310) atd.

Řada výrobců využívá sběrnice AMBA pro návrhy, které nejsou ARM. Jako příklad Infineon používá sběrnici AMBA pro ADM5120 SoC na základě Architektura MIPS.

Konkurenti

Viz také

Reference

  1. ^ Licence ochranné známky AMBA, http://arm.com/about/trademarks/arm-trademark-list/AMBA-trademark.php
  2. ^ Nová specifikace AMBA 4 optimalizuje koherenci pro heterogenní vícejádrové SoC, https://www.arm.com/new-amba-4-specification-optimizes-coherency-for-heterogeneous-multicore-socs.php
  3. ^ A b ARM ohlašuje specifikaci AMBA 5 CHI umožňující vysoce výkonný a vysoce škálovatelný systém na čipové technologii, http://www.arm.com/about/newsroom/arm-announces-amba-5-chi-specification-to-enable-high-performance-highly-scalable-system-on-chip.php
  4. ^ Kriouile, A., & Serwe, W. (2013). Formální analýza specifikace ACE pro mezipaměť koherentních systémů na čipu. In Formal Methods for Industrial Critical Systems (str. 108-122). Springer Berlin Heidelberg., ISBN  978-3-642-41010-9
  5. ^ Avalon
  6. ^ „Chips Alliance“. Chips Alliance. Citováno 2020-06-21.

externí odkazy