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AXI
(總線協議)
鎖定
- 外文名
- Advanced eXtensible Interface
- 簡 稱
- AXI
- 含 義
- 一種總線協議
- 發佈公司
- ARM公司
AXI目錄
·AXI的誕生·AXI的性能·AXI的特點·AXI的應用·市場格局
AXIAXI的誕生
隨着SoC 設計複雜性的增加和CPU 處理能力的提升,總線結構會成為系統性能的瓶頸。在多處理器SoC 設計中,這種瓶頸現象更加明顯。綜合考慮成本、功耗和麪積,SoC 設計中選用何種高效的總線結構是比較困難的,同時總線結構對系統所要求達到的性能又是非常重要的。
隨着下一代高性能 SoC 設計的需要,比如多處理器核、多重存儲器結構、DMA 控制器等,AMBA 需要新一代靈活性更強的總線結構,這就是AMBA 3.0 AXI 總線。AXI 是1999年發佈的AMBA 2.0 的繼承和提升,是ARM 公司與其他的芯片製造商包括高通、東芝和愛立信等公司共同研發的。新協議的發佈,為新一代高性能SoC 的設計鋪平了道路。
AXIAXI的性能
選擇採用何種總線,我們要評估到底怎樣的總線頻率才能滿足我們的需求,而同時不會消耗過多的功耗和片上面積。ARM一直致力於以最低的成本和功耗追求更高的性能。這一努力已經通過連續一代又一代處理器內核的發佈得到了實現,每一代新的處理器內核都會引入新的流水線設計、新的指令集以及新的高速緩存結構。這促成了眾多創新移動產品的誕生,並且推動了ARM架構向性能、功耗以及成本之間的平衡發展。
AXI總線是一種多通道傳輸總線,將地址、讀數據、寫數據、握手信號在不同的通道中發送,不同的訪問之間順序可以打亂,用BUSID來表示各個訪問的歸屬。主設備在沒有得到返回數據的情況下可發出多個讀寫操作。讀回的數據順序可以被打亂,同時還支持非對齊數據訪問。
AXI總線還定義了在進出低功耗節電模式前後的握手協議。規定如何通知進入低功耗模式,何時關斷時鐘,何時開啓時鐘,如何退出低功耗模式。這使得所有IP在進行功耗控制的設計時,有據可依,容易集成在統一的系統中。AXI與上一代總線AHB的主要性能比較見表1。
AXIAXI的特點
AXIAXI的應用
SoC系統中總線的選擇不僅要看其性能,還要看其應用範圍,更加重要的是,是否有足夠的IP核資源可供利用。為了加速基於AXI總線的應用設計,ARM最新發布了面向片內總線AXI的3種IP內核。分別為:二級緩存控制電路L220、輸出AXI標準總線的工具PL300以及同步DRAM控制電路PL340。3種產品的供貨將加快AXI的普及步伐。3種產品均為可邏輯合成的軟核,支持ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S與MPCore三種CPU內核。
這些預先檢驗的AXI系統元件將協助研發者迅速針對內建ARM11系列處理器的SoC開發出高集成度的產品。AXI系統元件提供一條具備高效率的傳輸管道,從處理器連接快速緩存、存儲控制器及外部存儲器。上述優勢使ARM11系列處理器即使搭配速度較慢的內存,也可以發揮出相當高的性能。由於CPU與芯片外部存儲器之間的通信已成為主要的性能瓶頸,因此設計人員將會視該項技術為極具價值的方案。
二級緩存控制電路L220是面向ARM內核中首款支持二級緩存的電路。二級緩存除可用於個人電腦微處理器等一般用途外,還支持MIPS微處理器等。使用此次二級緩存控制電路、同時配備256kB的二級緩存時,MPEG-4的解碼處理所需的時間只相當於沒有配備二級緩存時的一半。另外,256kB二級緩存的面積採用台灣TSMC的130nm設計規格、為6mm2,成本大約為0.41美元(約合人民幣3.4元)。L220支持ARM的電源電壓與工作頻率控制技術“IEM”,可有效控制二級緩存的電源電壓等。
PL300是一種可以生成具有任意數量主從設備的總線的工具。傳送速度在平均每層166MHz工作頻率下為1.3GB/秒。使用XML記述主從設備等的設定,就會生成相應總線的設計數據。同步DRAM控制電路PL340配備16位×64位寬的DDR接口。今後將支持DDR2與奇偶校驗。L220、PL300與PL340均已開始提供使用授權。只需在籤合同時支付授權費用,之後的生產中不必每枚芯片交納授權費用。
AXI市場格局
市場上的應用產品基本都是基於 AMBA 2 AHB,基於AXI 和ARM11 的應用產品還比較少,但是AXI 的廣泛應用只是一個時間的問題。AXI 片上總線的推出,把SoC 的設計推向了一個新的台階,設計者可以更加方便快速的設計出高性能SoC。