Leon2處理器IP核技術(shù)(二)
AMBA(Advanced Microntroller Bus Architecture)規(guī)范,是一種已制定的、開放的規(guī)范,充當(dāng)著SoC設(shè)計的架構(gòu),正迅速成為SoC和IP庫開發(fā)事實上的標(biāo)準(zhǔn),為高性能嵌入式微控制器設(shè)計定義了一種片上通信標(biāo)準(zhǔn).AMBA規(guī)范中定義了三種不同的總線,即AHB、ASB和APBAHB是為高性能、高時鐘頻率的系統(tǒng)模塊提供的,擔(dān)任著高性能系統(tǒng)的背板總線、支持多處理器、片上各種存儲器和片外外部存儲器接口連接到低功耗輔助宏單元。ASB也是為高性能系統(tǒng)模塊提供,當(dāng)AHB的高性能特點無需要時,就可以用ASB來代替;它也支持多處理器、片上各種存儲器和片外外部存儲器接口連接到低功耗輔助宏單元。APB是為低功耗的外圍設(shè)備提供的,它優(yōu)化到為最小功耗和減小接口的復(fù)雜性來支持輔助功能。
圖3是AMBA總線微控制器的典型結(jié)構(gòu)。它含有一套高性能的背板總線,AHB或ASB;它能支撐外部存儲器帶寬,在這套總線掛接著CPU、片上存儲器和其他DMA設(shè)備。通過一個橋接器,可以把AHB和APB總線連接起來。APB上面連接著大多數(shù)的輔助設(shè)備,如UART、定時器、PIO等。
2.3 容錯問題
為了適用于航空航天的高可靠性應(yīng)用,Leon2采用多層次的容錯策略;奇偶校驗、TMR(三模冗余)寄存器、片上EDAC(檢錯和糾錯)、流水線重啟、強(qiáng)迫Cache不命中等.盡管現(xiàn)在幾乎所有CPU都有一些常規(guī)的容錯措施,如奇偶校驗、流水線重啟等,像IBM S/390 G5還采用了寫階段以前的全部流水線復(fù)制技術(shù).IntelItanium采用的混合ECC和校驗編碼等技術(shù);但遠(yuǎn)沒有Leon2那樣,采用如此全面的容錯措施。
Leon2將時序(存儲)單元的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)作為數(shù)字容錯的主要內(nèi)容,根據(jù)時序邏輯的不同特點和性質(zhì),采用了不同的容錯技術(shù)和手段.
①Cache的容錯。大的Cache對高性能CPU來說是至關(guān)重要的,而且位于處理器的關(guān)鍵(時間)通路上。為了減少復(fù)雜性和時間開銷,錯誤檢測的方法采用2位的奇偶校驗位,l位用作奇校驗,l位偶校驗,因此可以檢查所有的錯誤情況,在讀Cache的同時進(jìn)行校驗。當(dāng)校驗出錯誤,強(qiáng)制Cache丟失,并從外部存儲去獲取數(shù)據(jù)。
②處理器寄存器文件的錯誤保護(hù)。寄存器文件是處理器內(nèi)部的寄存器堆,內(nèi)部的寄存器對于指令的運行速度和用戶程序設(shè)計的靈活程度都是很重要的。內(nèi)部寄存器的使用頻率很大,其狀態(tài)的正確性是也很關(guān)鍵。Leon2采用1、2奇偶校驗位和(32.7)BCH校驗和進(jìn)行容錯。
③觸發(fā)器的錯誤保護(hù)。處理器的2500個觸發(fā)器均采用三模冗余的方式進(jìn)行容錯,通過表決器來決出正確的輸出。
④外部存儲器的錯誤保護(hù)。采用掛上的EDAC單元實現(xiàn)。EDAC:采用標(biāo)準(zhǔn)的(32.7)BCH碼,每32位字可糾正1位錯誤和檢測2位錯誤。
⑤主檢測模式。是指兩個相同的處理器同時并行執(zhí)行相同的指令,只讓其中的主模式處理器輸出結(jié)果,不讓檢測模式的處理器輸出結(jié)果。在內(nèi)部,將檢測模式處理器的輸出同主模式處理器輸出進(jìn)行比較,以檢查錯誤是否存在。這種工作模式,可以應(yīng)用于要求更高可靠性的情況。
⑥在軟件上,還要考慮Cache的清洗問題。因為上面介紹的五種方法,只有在對相應(yīng)的單元進(jìn)行訪問時才進(jìn)行錯誤檢查。如果存儲單元的數(shù)據(jù)不常使用,這些單元的錯誤會逐漸增加,因此必須使用一些軟件的方法來實現(xiàn)。
2.4 編碼風(fēng)格
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