Wishbone規范支持的互聯類型有四種:點到點、共享總線、十字交叉(Crossbar)和基于交換結構 (Switch fabric)的互聯。這四種互聯方式在Wishbone規范中有明確的定義。如圖1,點到點互聯是最簡單的互聯方式,它允許一個主設備和一個從設備相互通信。比如,主設備可能是一個處理器IP核,從設備可能是一個串行I/O端口或者存儲器。
圖1 Wishbone總線規范中使用的主要信號(一個點到點互聯的例子)
點對點互聯的一個特殊應用就是當數據需要多個步驟順序進行處理時,多個同時具有主設備接口和從設備接口的模塊串接在一起,如圖2所示。這種連接方式也稱作數據流連接。模塊A處理完數據后將處理結果送給模塊B,模塊B處理完模塊A送來的數據后再將處理結果送給模塊C處理。數據從一個模塊送往另一個模塊,常常將這種處理方式稱作流水線。流水線在處理器設計中非常重要,其好處是多個數據可以并行處理,從而提高系統的整體數據處理能力。
圖2 數據流方式互聯
共享總線互聯方式如圖3所示。共享總線互聯方式適合于系統中有兩個或者多個主設備需要與一個或者多個從設備通信的場合,它們通過共享的總線進行通信,其好處是結構緊湊,節省布線資源,缺點是主設備希望與特定從設備通信時可能需要等待。主設備在需要與一個從設備通信時,需要先向仲裁器(圖中沒有給出)申請總線占有權,獲得允許后開始占用總線并與目標從設備開始通信,通信結束后釋放總線。當多個主設備同時希望占有總線時,仲裁器通過一定的優先級邏輯分配總線使用機會。
共享總線互聯方式在片上系統中得到了廣泛的使用,幾乎成了片上系統的標志技術之一。共享總線技術在板級系統如PCI總線中也得到了應用。
圖3 共享總線互聯方式
十字交叉互聯方式較共享總線互聯方式略復雜。共享總線互聯方式在任一時刻只允許最多有一對主設備和從設備通過共享總線進行通信,而十字交叉互聯方式最多同時允許超過一對的主設備和從設備對同時進行通信,如圖4所示。當然,在十字交叉互聯方式中,一個從設備在任一時刻只能與一個主設備進行通信,兩個主設備不能同時訪問同一從設備。
圖4 十字交叉互聯方式(圖中虛線代表了一種可能的通信方式)
類似的,基于交換結構的互聯比十字交叉互聯方式的INTERCON模塊更復雜,一般的,基于交換結構的互聯比十字交叉互聯允許同時通信的主從設備對更多。
隨著技術的發展,已經出現了比片上總線更復雜的片上網絡技術(Network on chip)。基于片上網絡技術,已經出現了內含幾十個32位處理器的芯片,已應用于CISCO的高端路由器中。
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原文標題:【博文連載】Wishbone互聯類型
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