用于多核处理器的信号机制造技术

本公开涉及用于多核处理器的信号机。多核处理器使用对不同核心维持单独访问请求队列的信号机管理其核心之间对访问共享资源的竞争并且使用可选择的调度算法准许待定请求，一次准许一个。信号机通过使用不是系统总线一部分的专用核心线路向其发送中断信号以用信号通知请求被准许的核心。随后将所准许的请求移出队列，并且核心响应于接收中断信号访问共享资源。使用用于将中断信号从信号机传输至核心的专用核心线路减轻在系统总线上重复轮询信号机的需要。使用调度算法有利地防止竞争核心之间的潜在竞争状况。

【技术实现步骤摘要】
用于多核处理器的信号机
本专利技术涉及多核处理器，更具体地涉及可以用于多核处理器的信号机(semaphore)。
技术介绍
在多核系统中，信号机是用于控制由多个进程对并行编程或者多用户环境中的共享资源的访问的设备。例如，在一些常规多核处理器中，核心必须在其可以访问共享资源之前轮询信号机。如果共享资源被另一个核占用，则重复轮询操作直到共享资源被释放。如果核心数量相对较大，那么相对较高百分比的系统总线容量会不利地浪费在这种重复轮询操作上。相应地，本专利技术的目标是提供改善总线使用的用于多核系统的信号机。附图说明此处通过示例的方式图示了本专利技术的一个或者多个实施例，并且不由附图进行限制，在附图中相似的参考标号指示相似元件。图中的元件是为了简单和清楚起见进行图示的并且并不一定按比例绘制。通过涉及附图的下列详细描述，所公开实施例的各种方面、特征和益处将通过示例的方式变得更充分地显而易见，在附图中：图1是根据本专利技术实施例的多核处理器的示意性框图；图2A-2B是根据本专利技术实施例可以用于图1的系统中的硬件信号机的示意性框图；图3是根据本专利技术实施例可以用于图2的硬件信号机中的调度模块的示意性框图；图4是根据本专利技术实施例可以用于图1的系统中的共享资源访问方法的流程图；以及图5A-5C是图形地图示根据本专利技术实施例可以用于图1的系统中的三个示例调度算法的时序图。具体实施方式此处公开了本专利技术的详细例示性实施例。然而，出于描述本专利技术示例实施例的目的，本公开提及的特定结构和功能细节仅仅是代表性的。本专利技术的实施例可以以许多替换形式实施并且不应该被解释为仅限于此处阐述的实施例。如此处使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出，还应当理解，尽管术语“包括”、“包含”、“有”、“具有”、“含有”和/或“包含有”指定存在所陈述特征、步骤或者部件，但不排除存在或者添加一个或者多个其它特征、步骤或者部件。还应当注意，在一些替换实施例中，某些功能或者动作可以不按图中指示的顺序出现。如此处使用的，当提到使控制信号、状态位或者其它相关功能特征或者元件再现为其逻辑真和逻辑假状态时分别地使用术语“断言(assert)”和“解除断言(de-assert)”。如果逻辑真状态是逻辑电平1，则逻辑假状态是逻辑电平0。替换地，如果逻辑真状态是逻辑电平0，则逻辑假状态是逻辑电平1。在各种替换实施例中，可以使用正逻辑电路或者负逻辑电路生成此处描述的每个逻辑信号。例如，在负逻辑信号的情况下，信号为低电平有效，以及逻辑真状态与逻辑电平0相对应。替换地，在正逻辑信号的情况下，信号为高电平有效，以及逻辑真状态与逻辑电平1相对应。由使用信号机管理核心之间对共享资源的访问的竞争的多核处理器系统解决上面指示现有技术中的问题中的至少一些，该信号机为不同核心维持单独访问请求队列并且使用可选择的调度算法一次准许待定请求中的一个。信号机通过使用不是系统总线一部分的相应专用核心线路向请求被准许的核心发送相应中断信号以用信号通知请求被准许的该核心。随后将所准许的请求移出队列，并且核心响应于接收断言的中断信号访问共享资源。使用用于将中断信号从硬件信号机传输至核心的专用核心线路有利地去除在系统总线上重复轮询信号机的需要，同时使用调度算法有利地防止竞争核心之间的潜在竞争状况。本专利技术的一个实施例是多核处理系统，包括多个核心、可由核心通过系统总线访问的第一共享资源和运行以选通由核心对第一共享资源的访问的第一信号机。第一信号机使用第一调度算法解决不同核心之间对第一共享资源的竞争。第一信号机通过使用相应专用核心线路向赢得竞争的核心发送相应断言的中断信号以用信号通知赢得竞争的该核心。赢得竞争的核心随后响应于接收相应断言的中断信号访问第一共享资源。本专利技术的另一个实施例是管理其多个核心之间对多核处理系统的共享资源的访问的竞争的方法，该方法包括：维持多个请求队列，其中将请求队列中的每一个分配给相应核心以使对由相应核心访问共享资源的一个或者多个请求在请求队列中排队；使用第一调度算法从请求队列中选择要准许的请求；和在相应专用核心线路上发送断言的中断信号以使得请求被准许的相应核心访问共享资源。现在参照图1，示出了根据本专利技术实施例的多核处理器系统100的示意性框图。为了图示目的并且没有过度限制，在图1中示出了系统100，并且下面将系统100描述为具有四个核心1200-1203和三个共享资源1500-1502。在替换实施例中，系统100中核心120的数量可以不同于四个。类似地，系统100中的共享资源150的数量可以不同于三个。在优选实施例中，在单个集成电路管芯上制造系统100。如此处使用的，术语“核心”指的是电子设备的独立处理单元，其中电子设备是例如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或者片上系统(SoC)。核心可以读取和执行程序指令。多核处理系统的多个核心能够同时运行多个指令，从而提高服从并行计算的程序的总体速度。制造商可以将核心集成到单个集成电路(IC)管芯上(称为芯片多处理器或者CMP)或者将核心集成到组装成单个IC封装件的多个管芯上。多核处理器系统用于许多应用，诸如，但不限于，通用计算、嵌入式系统、网络、DSP系统和图形处理单元(GPU)。如此处使用的，术语“共享资源”指的是可以由核心1200-1203中的任何一个在执行它们的功能的进程中使用的系统100的硬件元件。共享资源的示例非排他列表包括：末级(例如，L2或者L3)高速缓存、存储器控制器、互连电路和预取硬件模块。除核心1200-1203和共享资源1500-1502以外，系统100包括硬件信号机1400-1402，该硬件信号机1400-1402中的全部通过系统总线130互连(例如，如图1所指示的)。信号机140i(其中i＝0、1、2)运行以选通对对应共享资源150i的访问，从而确保每次由核心1200-1203中的单个核心使用共享资源150i。信号机140i使用专用中断信号142ij(其中j＝0、1、2、3)以用信号通知核心120j共享资源150i是否可用于访问。该中断信令使核心120j能够避免通过系统总线130重复轮询信号机140i。不同中断信号142ij中的每一个被施加至相应中断控制器(INTC)110j，该相应中断控制器(INTC)110j通过在核心线路112j上对核心120j发出适当控制信号对中断信号142ij作出响应。在示例实施例中，中断信号142ij中的每一个是一位信号，而核心线路112j上传送的控制信号可以是多位控制信号或者核心指令。中断控制器110j运行以将若干中断源组合到核心线路112j上，同时允许向其中断输出分配优先级别。当中断控制器110j接收多个断言的中断信号142ij以及可选地其它断言的中断信号(在图1中没有明确示出)时，中断控制器110j按照它们的相对优先级次序将它们转换成核心线路112j上的对应控制信号。在各种实施例中，向中断分配优先级的可能模式中的一些包括硬优先级、轮流优先级和级联优先级，它们中的全部对本领域普通技术人员是已知的。当核心1200-1203中的两个或者更多个正在等待(相同)共享资源150i变得可用于访问时，在共享资源被先前占用核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多核处理系统，包括：多个核心；可由所述多个核心通过系统总线访问的第一共享资源；以及第一信号机，运行以选通由所述多个核心对所述第一共享资源的访问，其中所述第一信号机使用第一调度算法解决所述多个核心中的不同核心之间对所述第一共享资源的竞争，其中所述第一信号机通过使用相应第一专用核心线路向赢得所述竞争的核心发送相应第一断言的中断信号，用信号通知赢得所述竞争的所述核心，并且其中赢得所述竞争的所述核心响应于接收所述第一断言的中断信号访问所述第一共享资源。

【技术特征摘要】
1.一种多核处理系统，包括：多个核心；可由所述多个核心通过系统总线访问的第一共享资源；以及第一信号机，运行以选通由所述多个核心对所述第一共享资源的访问，其中所述第一信号机使用第一调度算法解决所述多个核心中的不同核心之间对所述第一共享资源的竞争，其中所述第一信号机通过使用相应第一专用核心线路向赢得所述竞争的核心发送相应第一断言的中断信号，用信号通知赢得所述竞争的所述核心，并且其中赢得所述竞争的所述核心响应于接收所述第一断言的中断信号访问所述第一共享资源。2.根据权利要求1所述的多核处理系统，其中所述第一调度算法可从两个或者更多个调度算法的菜单中选择。3.根据权利要求2所述的多核处理系统，其中所述菜单包括下列调度算法中的一个或者多个：循环算法；加权循环算法；以及固定优先级算法。4.根据权利要求1所述的多核处理系统，还包括：可由所述多个核心通过所述系统总线访问的第二共享资源；以及第二信号机，运行以选通由所述多个核心对所述第二共享资源的访问，其中所述第二信号机使用第二调度算法解决所述多个核心中的不同核心之间对所述第二共享资源的竞争，其中所述第二信号机通过使用相应第二专用核心线路向赢得对所述第二共享资源的所述竞争的核心发送相应第二断言的中断信号，用信号通知赢得对所述第二共享资源的所述竞争的所述核心；并且其中赢得对所述第二共享资源的所述竞争的所述核心响应于接收所述第二断言的中断信号访问所述第二共享资源。5.根据权利要求4所述的多核处理系统，其中所述第二调度算法与所述第一调度算法不同，并且所述第一调度算法和所述第二调度算法中的每一个可从两个或者更多个调度算法的菜单中选择。6.根据权利要求4所述的多核处理系统，还包括：用于每个核心的不同中断控制器，其中每个中断控制器通过对应专用核心线路连接至对应核心以从所述第一信号机和所述第二信号机接收相应第一断言的中断信号和第二断言的中断信号，并且还连接成向所述对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾亮，陈志军，眭志凌，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US