一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法技术

本发明专利技术涉及多裸芯集成领域，具体涉及一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，采用“全局共享+私有地址”的多层级混合式寻址方式，对系统地址空间进行多层级划分，实现了多层级不同范围的共享，同时使系统的结构层次更加丰富，方便不同范围的线程同步，增加了编程的灵活性。通过共享存储地址空间分配增加了数据访问的灵活性，降低了访存延迟，提高了通信效率和系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法
本专利技术涉及多裸芯集成领域，具体涉及一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法。
技术介绍
在单片专用集成电路中，所有元件都是在一个硅片上用同一种工艺设计和制造的。随着工艺尺寸的缩小，开发这样的集成电路成本和开发周期变得极高。在此情况下，开发者经过不停地研究和探索，发现多裸芯集成将是集成电路发展的必然选择，即将多个功能各异且已通过验证、未被封装的芯片组件互联组装起来，并封装为同一管壳中的芯片整体，从而形成封装级网络NoP（NetworkonPackage）。这些裸芯可以采用不同工艺、来自不同厂商，因此极大缩短和降低了开发周期和难度。而多裸芯集成的难点在于如何高效互联各个裸芯，并保证在功耗约束下实现较高的微系统性能。目前已有的面向多裸芯集成的通信协议要么是专用协议，通用性较差；要么是技术体系过于庞杂难以使用。在多裸芯互联总线协议不成熟的情况下，如何基于我国的现实情况和现阶段技术水平，定义出符合我国目前集成电路发展需求的多裸芯互联总线协议并完成新一代集成微系统的搭建是现阶段的主要任务。为设计出完整的微系统架构，需要明确数据共享方式、数据交换流程和接口设计。而微系统架构涉及到的多个处理器之间的相互连接、数据传输和数据共享，是实现微系统的核心技术。因此，需要设计数据共享方式与寻址方式以保证多个处理器之间的快速交互，从而构建高性能的微系统。常见的多处理器数据共享有两种基本的方案，一种是基于共享存储的方案，一种是基于分布式存储的方案。基于共享存储的方案采用全局共享的方式，具有统一的寻址空间，每个处理器都可以访问所有的存储空间。采用共享存储方式虽然能够让处理器之间的数据搬移简化为简单的访存操作，但全局共享也带来了存储一致性的维护问题，这对于互联裸芯（以裸芯级网络（NetworkonDie，NoD）为核心，加上各种标准协议接口转换、配置单元、时钟管理等电路构成可实际使用的裸芯）的设计要求较高，要求在互联裸芯中实现Cache（缓存）与DDR（DoubleDataRate）主存的一致性协议的支持，需要设计一套专门的一致性硬件体系来保证全局各个存储器的一致性，极大增加了硬件开销和设计难度。基于分布式存储的方案由于采用相互独立的寻址空间，每个处理器不能访问其它处理器的存储空间，无法灵活的进行程序分配和调度。这就要求程序设计时对于每一个处理单元都进行合理的任务分配和编程，要求程序员熟悉具体的硬件结构，极大增加了编程难度。显然，单独采用任何一种方案都不能满足微系统灵活定制、快速集成的设计要求，需要设计一种新的数据共享和寻址方式以适应微系统的架构。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，所要解决的技术问题是如何实现数据在不同处理器之间的高效共享。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，其特征在于：方法步骤如下：S1：多层级混合式寻找方式——采用“混合存储”的方式，将MPU和互联裸芯通过DDR的方式连接，将共享DDR存储器、外部PCIe接口和外部RapidIO接口都映射到MPU的地址空间上，当不同的MPU之间需要交互时，采用邮箱模式通过对于待定区域的读写实现多处理器之间的通信；S2：微系统的系统地址空间划分——将系统的地址空间划分为私有地址空间、共享存储地址空间、共享外设地址空间和系统地址空间，其中，所述私有地址空间为各个主设备独立的地址空间，共享存储空间氛围共享存储地址空间和共享外设地址空间，共享存储地址空间为整个多裸芯集成微系统都可以访问的共享地址，用于各个设备之间的数据交互和数据暂存，提高数据的局部性，降低访存延迟，共享外设地址空间将外设接口映射成为地址，用于主设备读写访问控制，系统地址空间是对互联裸芯和自身附属资源进行管理的地址空间，包括地址映射更改、批量读写、DMA操作、协议转换方式、中断管理、软件调试。进一步地，在S2中，对于多核系统，以簇为单位对共享地址空间做进一步划分，一个系统由多个簇组成，一个簇由多个MPU组成，簇内部每个MPU具有其私有的地址空间，此外的部分地址空间可以由簇内的MPU共享，但是这个簇以外的其它设备无法实现对该地址空间的共享。簇内部的共享通过软件程序访问邮箱地址空间的方式实现，在以簇为单位进行地址空间的划分时，整个系统的地址空间还是划分为私有地址空间、共享地址空间和系统地址空间三大类，私有地址空间以簇为单位进行划分，每个簇内部再划分为多个MPU各自的私有地址空间以及簇共享地址空间，其共享地址空间做进一步划分为共享外设地址空间和共享存储地址空间。本技术方案所带来的有益效果是：面向封装级多处理器的混合地址编程采用“全局共享+私有地址”的多层级混合式寻址方式，对系统地址空间进行多层级划分，实现了多层级不同范围的共享，同时使系统的结构层次更加丰富，方便不同范围的线程同步，增加了编程的灵活性。通过共享存储地址空间分配增加了数据访问的灵活性，降低了访存延迟，提高了通信效率和系统性能。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为采用“混合存储”的多处理器数据共享方式的模块结构图；图2为MPU0角度的地址空间划分图；图3为DSP角度的地址空间划分图；图4为系统的多层级地址空间划分图；图5为MPU0角度的多层级地址空间划分图；图6为DSP角度的多层级地址空间划分图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，方法步骤如下：S1：多层级混合式寻找方式——采用“混合存储”的方式，将MPU和互联裸芯通过DDR的方式连接，将共享DDR存储器、外部PCIe接口和外部RapidIO接口都映射到MPU的地址空间上，当不同的MPU之间需要交互时，采用邮箱模式通过对于待定区域的读写实现多处理器之间的通信；S2：微系统的系统地址空间划分——将系统的地址空间划分为私有地址空间、共享存储地址空间、共享外设地址空间和系统地址空间，其中，私有地址空间为各个主设备独立的地址空间，共享存储空间氛围共享存储地址空间和共享外设地址空间，共享存储地址空间为整个多裸芯集成微系统都可以访问的共享地址，用于各个设备之间的数据交互和数据暂存，提高数据的局部性，降低访存延迟，共享外设地址空间将外设接口映射成为地址，用于主设备读写访问控制，系统地址空间是对互联裸芯和自身附属资源进行管理的地址空间，包括地址映射更改、批量读写、DMA操作、协议转换方式、中断管理、软件调试。此方法采用“全局共享+私有地址”的多层级混合式寻址方式，将整个地址空间进行划分，在此基础上完成不同处理器的编程，随后在系统的地址空间划分基础上，以不同处理器的角度对地址空间的划分进行观察，同时对更复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，其特征在于：方法步骤如下：/nS1：多层级混合式寻找方式——采用“混合存储”的方式，将MPU和互联裸芯通过DDR的方式连接，将共享DDR存储器、外部PCIe接口和外部Rapid IO接口都映射到MPU的地址空间上，当不同的MPU之间需要交互时，采用邮箱模式通过对于待定区域的读写实现多处理器之间的通信；/nS2：微系统的系统地址空间划分——将系统的地址空间划分为私有地址空间、共享存储地址空间、共享外设地址空间和系统地址空间，其中，所述私有地址空间为各个主设备独立的地址空间，共享存储空间分为共享存储地址空间和共享外设地址空间，共享存储地址空间为整个多裸芯集成微系统都可以访问的共享地址，用于各个设备之间的数据交互和数据暂存，提高数据的局部性，降低访存延迟，共享外设地址空间将外设接口映射成为地址，用于主设备读写访问控制，系统地址空间是对互联裸芯和自身附属资源进行管理的地址空间，包括地址映射更改、批量读写、DMA操作、协议转换方式、中断管理、软件调试。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向封装级多处理器的混合地址编程方法，其特征在于：方法步骤如下：
S1：多层级混合式寻找方式——采用“混合存储”的方式，将MPU和互联裸芯通过DDR的方式连接，将共享DDR存储器、外部PCIe接口和外部RapidIO接口都映射到MPU的地址空间上，当不同的MPU之间需要交互时，采用邮箱模式通过对于待定区域的读写实现多处理器之间的通信；
S2：微系统的系统地址空间划分——将系统的地址空间划分为私有地址空间、共享存储地址空间、共享外设地址空间和系统地址空间，其中，所述私有地址空间为各个主设备独立的地址空间，共享存储空间分为共享存储地址空间和共享外设地址空间，共享存储地址空间为整个多裸芯集成微系统都可以访问的共享地址，用于各个设备之间的数据交互和数据暂存，提高数据的局部性，降低访存延迟，共享外设地址空间将外设接口映射成为地址，用于主设备读写访问控制，系统地址空间是对...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏敬和，黄乐天，于宗光，冯敏刚，王淑芬，鞠虎，高营，顾林，郑利华，刘国柱，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32