双主机协同工作装置制造方法及图纸

一种双主机协同工作装置，包括：存储单元，对应不同CPU划分为对应的存储区域；时钟发生器，用于产生当前时间信息；协同控制单元，接收来自不同CPU的访问控制指令，并将所述控制命令或所述交互信息附加当前时间信息后存储到对应的存储区域中；以及，解析所述存储区域中的访问控制指令，将对CPU的访问控制指令存储到与目的CPU对应的存储空间，以及将对从机设备的访问控制指令发送到从机设备的处理模块。通过所述双主机协同工作装置，可以能够达到高效处理内外CPU协同工的双主机协同。

Dual Host Cooperative Working Device

【技术实现步骤摘要】
双主机协同工作装置
本专利技术涉及集成电路技术，特别是涉及一种双主机协同工作装置。
技术介绍
现在的集成电路系统中，一般都是主机设备(如CPU)+一个或多个从机设备的结构。其中，从机设备多为专用处理器(如网络交换芯片等)，负责大数据量且标准的流程处理。而控制面处理和小数据量非标准的流程处理一般交由主机设备来完成。所以主机设备多为CPU等软件可编程芯片。主机设备通用性好，但性能偏低，无法满足从机设备所处理的工作的要求。随着集成电路技术的发展，现在很多专用处理器中也会嵌入CPU以提高整个芯片的灵活性。在一些普通应用场景中，内嵌CPU的专用处理器再加上简单的外围设备就可以构成一个完整的系统应用的设计。这简化了整个系统的复杂度，提高了系统的稳定性，降低了系统总体的成本。但内嵌CPU的性能一般不会太强，可以处理一些普通的任务，但难以胜任较复杂的应用场景。这时还是需要外接高性能的CPU来满足系统应用的要求的。又或者为了系统安全考虑，也可外接CPU来实现双机备份等功能。以上应用中，内外CPU可以协同工作，合理分工，以更好地发挥整个系统的性能。这就存在内外CPU之间进行数据交互的需求，包括发送控制命令，读取状态信息，任务的平衡处理和相互协调等。所以整个系统中就要求内外CPU之间、内外CPU与从设备之间都要有高效的通信机制。要解决以上问题，目前通常采用的方法主要有两种：一是软件方法，通过在内外CPU之间建立网络通信通道(如以太网接口)进行网络通信；二是硬件方法，在内外CPU之间建立硬件通信通道，实现专用的通信交互处理的硬件逻辑，实现它们之间的高效通信。具体来说：(1)软件方法：在内外CPU之间建立网络通信通道，通过网络通信通道进行信息交互。如图1中所示架构图。其中虚线所示为内部CPU与外部CPU之间用于信息交互的通信通道。因为CPU一般都带有网络接口，所以该信息通道也一般采用网络通信的方式实现。某个CPU需要通知另外一个CPU某个事件时，将事件信息按事先定义的格式打包为一个数据报文，并通过以上网络通信通道发送到另一个CPU，而目的端的CPU接收到该报文后，对其进行解析和相应的处理。以上技术中内外两个CPU相互独立，结构清晰，但存在缺点：事件信息的传输都是由软件处理的，交互时间较长，处理效率较低。而且两个CPU分别有一条总线(图1中的内部总线和外部总线，其中的外部总线可以是PCIE或其他总线接口)来控制从设备中的核心处理单元，为了避免相互之间的干扰，并保证原子操作的正确性，需要每个CPU在发起控制前都要与另外一个CPU进行协调，进而导致CPU处理流程非常复杂，并进一步降低了处理的效率。在某些对实时性有要求的环境中，该技术方案基本无法满足要求。(2)硬件方法：参考专利文献1“一种多主机处理系统和方法(公开号CN107656894A)”中实现的方法是，在从机设备和多个主机设备之间增加一个逻辑控制器来实现相互之间的信息交互。其原理图如图2所示。该专利主要用于在硬件上相互独立的多个主机设备之间的协同工作，是一个相对通用的系统解决方案。具体应用到内外CPU协同工作的环境时，该技术方案可以简化为图2所示的结构。在包含内部CPU的从机设备外增加一个逻辑控制器(可以由FPGA等可编程器件实现)，内外CPU都通过对外接口(如PCIe接口)连接到这个逻辑控制器上，然后由逻辑控制器输出最终的各种操作指令给从机设备上的核心处理单元。以上所述的逻辑控制器中实现如内存映射、虚拟交换、信息交互等功能。也就是用硬件处理的方式加速两个CPU之间信息交互的处理，提高了信息传递的效率。该方案因为增加了中间的逻辑控制器，总体实现时有较大的灵活性，而且通过硬件实现两个CPU之间的信息交互，相比方案一中的网络通信方式，较大地提高了处理效率。但它也存在以下几个主要缺点：一是需要增加额外的硬件设备来实现逻辑控制器，这个逻辑控制器不仅内部逻辑设计非常复杂，而且会提高整个系统的成本；二是该技术方案只能用于两个CPU之间的信息交互，不会协调两个CPU同时控制从机设备时的操作，如果要两个CPU同时控制从机设备，仍需要在两个CPU之间传递信息后才可以执行，导致执行的效率比较低下；三是外置的逻辑控制器无法实现较好地原子操作的控制，两个CPU同时控制从机设备，且有操作冲突时，单独的外置逻辑控制器无法及时处理，仍只能通过两个CPU进行信息交互的方式实现原子操作，处理效率较低；在实时性要求较高的应用场景中，以上技术方案仍无法完全满足要求，需要进一步改进。参考专利2“使用高效的原子操作的方法装置”(公开号CN104854845A)中主要介绍的是多主设备在对同一个从设备进行控制时保证原子操作特性的实现。类似的专利也有许多。但这类技术原理上都是在从设备中增加自旋锁或在主设备发出的请求命令中增加特殊标志信号用以通知从设备进行相应的命令仲裁，以保证相应的原子操作特性。专利2的方案基本上只能应用在特定的多主设备同时控制一个从设备的应用场景，无法实现主设备之间的高效通信，也就无法完成多个主设备之间任务的平衡处理和多主机之间的相互备份功能。同样以图1所示架构中内外CPU协同工作的场景中也不能适用。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题是根据上述现有就技术，提供一种简单易实现，且能够达到高效处理内外CPU协同工的双主机协同工作的装置。为了解决上述的技术问题，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种双主机协同工作装置，包括：存储单元，对应不同CPU划分为对应的存储区域；时钟发生器，用于产生当前时间信息；协同控制单元，接收来自不同CPU的访问控制指令，并将所述控制命令或所述交互信息附加当前时间信息后存储到对应的存储区域中；以及，解析所述存储区域中的访问控制指令，将对CPU的访问控制指令存储到与目的CPU对应的存储空间，以及将对从机设备的访问控制指令发送到从机设备的处理模块。上述的双主机协同工作装置，存在多个读取从机设备相同地址的访问控制指令时，所述协同控制单元合并所述多个读取访问控制指令，发送到所述从机设备的处理模块，并将返回结果分别发送到对应的多个CPU可访问的存储空间。上述的双主机协同工作装置，存在多个有操作冲突的对从机设备相同地址的访问控制指令时，所述协同控制单元读取所述多个访问控制指令附加的当前时间信息，根据所述当前时间信息的先后顺序发送给所述从机设备的处理模块，并将返回结果分别发送到对应的多个CPU可访问的存储空间。上述的双主机协同工作装置，所述协同控制单元于在执行当前访问控制指令时判定所述当前的访问控制指令为原子操作时，优先执行完成同一原子操作的所有访问控制指令。上述的双主机协同工作装置，所述协同控制单元还用于，从所述从机设备的处理模块获取从机设备的状态变化信息，并附加当前时间信息后存储到与各CPU对应的存储区域中。上述的双主机协同工作装置，所述协同控制单元于附加当前时间信息后存储到与各CPU对应的存储区域后，还包括执行：更改状态变化寄存器的标识值，并于从所述从机设备的处理模块收到根据CPU操作处理的反馈后，清除所述状态变化寄存器的标识值。上述的双主机协同工作装置，当所述协同控制单元收到多个CPU的处理请求时，根据所述处理请求的当前时间信息的先后顺序处理。上述的双主机协同工作装置，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双主机协同工作装置，其特征在于，包括：存储单元，对应不同CPU划分为对应的存储区域；时钟发生器，用于产生当前时间信息；协同控制单元，接收来自不同CPU的访问控制指令，并将所述控制命令或所述交互信息附加当前时间信息后存储到对应的存储区域中；以及，解析所述存储区域中的访问控制指令，将对CPU的访问控制指令存储到与目的CPU对应的存储空间，以及将对从机设备的访问控制指令发送到从机设备的处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种双主机协同工作装置，其特征在于，包括：存储单元，对应不同CPU划分为对应的存储区域；时钟发生器，用于产生当前时间信息；协同控制单元，接收来自不同CPU的访问控制指令，并将所述控制命令或所述交互信息附加当前时间信息后存储到对应的存储区域中；以及，解析所述存储区域中的访问控制指令，将对CPU的访问控制指令存储到与目的CPU对应的存储空间，以及将对从机设备的访问控制指令发送到从机设备的处理模块。2.如权利要求1所述的双主机协同工作装置，其特征在于，存在多个读取从机设备相同地址的访问控制指令时，所述协同控制单元合并所述多个读取访问控制指令，发送到所述从机设备的处理模块，并将返回结果分别发送到对应的多个CPU可访问的存储空间。3.如权利要求1所述的双主机协同工作装置，其特征在于，存在多个有操作冲突的对从机设备相同地址的访问控制指令时，所述协同控制单元读取所述多个访问控制指令附加的当前时间信息，根据所述当前时间信息的先后顺序发送给所述从机设备的处理模块，并将返回结果分别发送到对应的多个CPU可访问的存储空间。4.如权利要求2或3所述的双主机协同工作装置，其特征在于，所述协同控制单元于在执行当前访问控制指令时判定所述当前的访问控制指令为原子操作时，优先执行完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾复山，姜瑞，张继存，
申请(专利权)人：盛科网络苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32