多路径FIFO库缓冲器以及总线传送控制系统技术方案

一种总线传送控制系统通过一个缓冲池管理着多个异步数据流的传送，这一总线传送控制系统包括一个具有许多存储块的缓冲池，其中的每个存储块可以存储多个数据字节，并且把多个数据传送设备连接到缓冲池上，通过缓冲池来传送需要在多个数据传送设备之间传送的一或多个数据流段，用一个传送控制器来维持关于存储块中的数据状态的状态信息，它包括用来反复计算这种状态信息的控制逻辑，并且可以优先选择一个第一数据传送设备和一个预定的存储块。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到高性能的外围设备数据接口，特别是涉及一种多路径的，由总线主控的输入/输出(I/O)通道控制器结构，可以用于通用的个人计算机，计算机工作站，嵌入式通信和网络数据路径选择以及转换等功能。与个人计算机和计算机工作站的应用有关的典型的多媒体，网络，以及通信技术的持续发展主要是取决于对高数据通过量的数字数据流执行集中的计算操作。通常需要的集中计算操作包括三维(3D)音频产生及其控制，基于音频合成的波形表，产生和检测V.34协议的串行数据信号，以及模拟语音的滤波和压缩。如果用软件来完成这些操作，个人计算机或是工作站系统的主处理机需要执行的每秒百万条指令循环(MIPS)通常是在20到40MIPS之间。另外，为了支持传送给普通的外部设备编码器/解码器芯片(CODEC)的有关的高通过量数据流，还需要为每个数字数据传送流额外耗费一两个MIPS。然而，个人计算机和工作站系统中使用的普通的微处理器一般仅仅能够支持60MIPS，典型的情况是20到30MIPS。上下文的切换，存储器管理，以及外围设备的等待状态进一步限制了用于计算处理以及传送数字数据流的有效的MIPS。在实际情况下，由于在执行多媒体功能的同时必须要保留用来执行典型的终端用户应用的有效的主处理机MIPS，为了处理数字数据流，必须要提供众所公知的外围设备硬件支持。除了用于多媒体，网络，以及通信应用的外围设备硬件支持之外，编址还需要考虑硬件和软件接口的要求。除了计算功能之外，所使用的外围设备硬件必须是高效的，而不会对主处理机带来硬件服务要求的负担。任何额外增加的支持都会直接危及到通过增加外围设备硬件而获得的有效MIPS的净增加。同样，外围设备的软件接口也需要与主处理机所执行的操作系统实现有效的接口，这样才能有效地支持外围设备硬件的使用。无效的软件接口在主处理机与外围设备硬件进行通信时会导致MIPS投入的增加。另外，由于与外围设备硬件的软件接口的管理工作的复杂性，所增加的任何处理的负担都会直接造成有效支持的处理MIPS的减少它是通过使用外围设备硬件而获得的。为了用外围设备来支持多媒体，网络，以及通信应用，惯用的方案中包括提供各种专用的集成电路(芯片)组合，它基本上是用硬件实现的，或者是仅有局部构形的可编程计算功能和高级的软件可编程数字信号处理器(DSP)。廉价的密集封装式专用功能芯片通常只能执行有限的信号处理功能或是少量的有关功能。支持的功能通常限于专用功能的范围，而用于初始构形选择和节制的动态控制编程功能即使是有也是非常有限的。作为硬件的外围设备，专用功能芯片通常很少或是不能直接支持提供对数字数据流的连续的实时信号处理的管理，而是仅仅支持多数据流的传送。这种芯片通常仅仅被作为数字数据流的用户或制造者(源或是接收器)，将数据流按照由主处理机确定的最高的或是某一指定的有效速率从芯片中取出，或是引入芯片。因此，采用专用功能芯片的外围设备硬件经常会出现数据流传送中断的问题，并且传送速度会受到限制，例如是由于过多的主处理机中断，上下文的切换，以及各种存储器管理的核心程序处理引起，还有主处理机CPU循环与主处理机同时执行的其他应用之间的主要的竞争。对于多逻辑并行的直接存储器存取(DMA)数据传送来说，系统广泛的竞争或是有限的系统硬件支持也会降低对专用功能芯片的数据传送速率的支持。另外，专用功能芯片中典型的单一数据流性质直接要求主处理机实际介入数据流的初始化工作，传送控制，以及任何必要的数据流混合或是多路复用工作。因此，尽管专用功能芯片可以明显地提高个人计算机或是工作站系统对多媒体和数字信号的处理能力，仍然给主处理机留下了一个明显并且基本上不受限制的处理负担。在外围设备硬件系统中，特别是在需要执行复杂和高速信号处理计算的场合，可以使用通用的数字信号处理器。普通的DSP芯片能够在完全适合数据流处理的计算结构中提高高达50的MIPS。一般来说，这种DSP芯片比较昂贵，并且需要比较强的软件开发程序来完成为执行其所需功能而需要的软件算法。然而，DSP芯片结构通常不能对扩展的数据传送操作或是存储器管理功能提供优化的控制。但是，这种结构可以对内部专用存储器和扩展的本地连接存储器或是直接连接的专用功能外围设备芯片完成优化的数据读出，处理和写入。因此，实际上还是需要让主处理机介入对作为外围设备硬件执行的DSP存储器空间的数据传送工作。不幸的是，这样做通常会使DSP在获得和支持主处理机性能的问题上象专用功能芯片的情况下一样受到同样限制。为了限制对多媒体外围设备硬件的数据中的传送中断，以便提高从主处理机获得的可以得到支持的数据传送速率，可以用诸如SPOX的一个小的优先实时核心程序来扩大由主处理机执行的普通操作系统。这种核心程序可以用一个能够支持多媒体外围设备硬件的实时中断和数据传送需求的低级设备驱动器来实现。尽管这样一种实时核心程序能够保证为DSP存储空间提供最大的数据传送支持的执行，主处理机同样要实际招致数据流传送工作的附加管理工作，并且要对实时核心程序本身执行额外的附加管理。因此，目前个人计算机和工作站系统实现的多媒体，网络，以及通信外围设备硬件的子系统不能很好地满足通过附加的外围设备硬件来有效地提供额外处理能力这样要求的编址。目前已经出现了诸如本机信号处理(NSP)和Direct-X等等各种基于主机的信号处理结构，并且广泛地规定了对几种目标，多媒体网络以及相关通信操作的操作系统所要求的良好结构软件接口的编址。基于主机的信号处理结构依赖于专门用主处理机本身来执行的至少是高级的信号处理功能。这种结构至少具有两个直接的优点。第一个优点是，如果在最终将数据流传送给外围设备硬件之前对数据流进行重要的处理，这种数据流是混合的多路复用数据流，或者是可以减少计算量，以便减轻在传送给外围设备硬件的数据中包含的附加处理。因此，个人计算机或是工作站系统的有效处理性能可以得到明显的改进。第二个优点是为操作系统提供了一种可能的综合性应用程序接口(API)，这样就趋于具体实现实际和功能性的外围设备硬件。因此，多媒体，网络，以及相关的通信应用就可以承担有效的扩展，或者是比任何特定的外围设备硬件的实际提供的必要功能完全不同的支持。对特定功能的直接支持并不是由特定例的外围设备硬件直接提供的，这种功能是由主处理机用软件来执行的，它是由基于主机的信号处理器来执行的，目前可以达到由具体例的外围设备硬件来支持的功能性等级。尽管基于主机的信号处理可以提高个人计算机或是工作站系统在执行多媒体，网络，以及通信功能等方面的效率，由基于主机的信号处理器支持的许多功能仍然需要很大的计算量。因此，基于主机的信号处理为主处理机带来了许多直接的负担。另外，尽管基于主机的信号处理可以明显地减少来自或到外围设备硬件传送的数据量，主处理机上承担的实际计算事务并没有受到明显的影响，总而言之还是保留了很多。本专利技术的总的目的是提供一种外围设备I/O控制器，用于在建立在中央处理器和多媒体，网络，以及相关外围设备的通信之间的一条高效全带宽数据传送路径上支持多路并行的可变带宽数据流。本专利技术是这样实现的，一种总线传送控制系统通过一个缓冲池管理着多个异步数据流的传送。这一总线传送控制系统包括一个具有许多存储块的缓冲池，其中的每个存储块可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过一个缓冲器对多个异步数据流的传送进行管理的一种总线传送控制系统，上述总线传送控制系统包括：ａ）含有多个存储块的一个缓冲池，其中的每个上述存储块可提供储存多个数据字节；ｂ）连接到上述缓冲池上的多个数据传送设备，以便允许通过上述缓冲 池来传送需要在上述多个数据传送设备之间传送的一个或多个数据流段；ｃ）一个传送控制器，用来维持关于上述存储块中的数据状态的状态信息，上述传送控制器包括用来反复计算上述状态信息的控制逻辑，并且可提供优先的选择一个第一数据传送设备和预定的一个 上述存储块。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯里德哈贝格尔，詹姆斯K吉福德，阿德里安刘易斯，唐纳德J斯潘塞，托马斯E基尔伯恩，丹尼尔B戈克诺尔，
申请(专利权)人：钻石多媒体系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]