一種用于gpdsp的采用從機計數(shù)的多核dma分段數(shù)據(jù)傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到通用數(shù)字信號處理器(General Purpose Digital SignalProcessor，GPDSP)領(lǐng)域，特指一種采用從機計數(shù)的DMA分段數(shù)據(jù)傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)作為一種典型的嵌入式微處理器被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，它以其數(shù)據(jù)處理能力強大、可編程性好、使用靈活和低功耗等特點，給信號處理的發(fā)展帶來了巨大機遇，其應(yīng)用領(lǐng)域拓展到軍事、經(jīng)濟發(fā)展的各個方面。在現(xiàn)代通信、圖像處理和雷達信號處理等應(yīng)用領(lǐng)域，隨著數(shù)據(jù)處理量加大，對計算精度和實時性要求的增加，通常需要使用更高性能的微處理器進行處理。
[0003]區(qū)別于中央處理器CPU，DSP具有以下特點:1)計算能力強，關(guān)注實時計算勝于關(guān)注控制和事務(wù)處理；2)對于典型信號處理設(shè)有專門硬件支持，如乘加運算、線性尋址；3)嵌入式微處理器的共性特征:地址和指令通路不多于32位，多數(shù)數(shù)據(jù)通路不多于32位；非精確中斷；短期離線調(diào)試、長期在線駐留運行的程序工作方式(而非通用CPU調(diào)試即運行的方法)；4)集成外設(shè)接口以快速外設(shè)為主，特別利于在線收發(fā)高速AD/DA數(shù)據(jù)，也支持DSP間高速直連。
[0004]通用科學(xué)計算需要高性能的DSP，然而傳統(tǒng)DSP用于科學(xué)計算時有以下不足:1)位寬小，使得計算精度和尋址空間不足。通用科學(xué)計算應(yīng)用至少需要64位精度；2)缺乏任務(wù)管理、文件控制、進程調(diào)度、中斷管理等軟硬件支持；或者，說缺乏操作系統(tǒng)硬件環(huán)境，給通用、多道計算任務(wù)管理帶來不便；3)缺乏統(tǒng)一高級語言編程模式的支持，對多核、向量、數(shù)據(jù)并行等的支持基本依靠匯編程序編程，不便于通用編程；4)不支持本地宿主的程序調(diào)試模式，僅依靠它機交叉調(diào)試仿真。這些問題嚴重限制了 DSP在通用科學(xué)計算領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005]有從業(yè)者提出了一種“通用計算數(shù)字信號處理器(GPDSP) ”，其中公開了一種既保持嵌入式DSP基本特征和高性能低功耗的優(yōu)勢，又高效支持通用科學(xué)計算的新型體系結(jié)構(gòu)一一多核微處理器GPDSP。該結(jié)構(gòu)能夠克服一般DSP用于科學(xué)計算的上述問題，可同時提供對64位高性能計算機和嵌入式高精度信號處理的高效支持。該結(jié)構(gòu)具有如下特征:1)具有雙精度浮點和64位定點數(shù)據(jù)的直接表示，通用寄存器、數(shù)據(jù)總線、指令位寬64位以上，地址總線40位以上；2)CPU與DSP異構(gòu)多核緊密耦合，CPU核支持完整操作系統(tǒng)，DSP核的標(biāo)量單元支持操作系統(tǒng)微核；3)考慮CPU核、DSP核及DSP核內(nèi)向量陣列結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一編程模式；4)保持它機交叉仿真調(diào)試，同時提供本地CPU宿主調(diào)試模式；5)保留除位數(shù)之外的普通DSP的基本特征。
[0006]GPDSP通常由多個同構(gòu)64位處理單元組成處理陣列來獲得較高浮點運算能力。然而，由于GPDSP需處理的數(shù)據(jù)量巨大，導(dǎo)致GPDSP核內(nèi)存儲部件和核外存儲部件之間需要交換大量的數(shù)據(jù)。核外存儲空間存放的數(shù)據(jù)首先需要搬移到核內(nèi)存儲空間以方便內(nèi)核進行計算，內(nèi)核計算得到的結(jié)果需要搬移至核外存儲空間進行保存，此時核內(nèi)存儲部件和核外存儲部件之間的數(shù)據(jù)傳輸速率成為限制GPDSP處理速度的關(guān)鍵因素。與通用處理器相同，GPDSP也面臨著“存儲墻”問題。
[0007]直接存儲訪問(Director Memory Access,DMA)是一種能較好緩解“存儲墻”問題的技術(shù)，DMA可以在處理核進行數(shù)據(jù)計算的同時，后臺高速進行數(shù)據(jù)搬移，搬移過程不需要處理核的參與。由于DMA技術(shù)將內(nèi)核的計算操作和存儲部件的數(shù)據(jù)搬移操作重疊執(zhí)行，在一定程度上降低了核內(nèi)存儲部件和核外存儲部件之間的數(shù)據(jù)傳輸速度對GPDSP處理性能的影響。然而隨著GPDSP中集成的處理核數(shù)目不斷增加，現(xiàn)有DMA數(shù)據(jù)傳輸方法已不能滿足多核并行處理對數(shù)據(jù)量的需求，高效多核DMA設(shè)計必須考慮應(yīng)用程序的訪存需求和多核GPDSP的硬件結(jié)構(gòu)特性。
[0008]通常而言，矩陣乘、快速傅里葉變換、HPL(High Performance Linpack)等常用算法和應(yīng)用程序在多核GPDSP上并行實現(xiàn)時，多個內(nèi)核或所有內(nèi)核在一段時間內(nèi)會訪問同一塊存儲空間，或者地址連續(xù)的存儲空間，DMA部件的設(shè)計應(yīng)該充分利用這一訪存特性。多核芯片的數(shù)據(jù)交換需要經(jīng)過片上網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，過高的片上網(wǎng)絡(luò)負載會限制數(shù)據(jù)傳輸效率，高效多核DMA設(shè)計必須要降低片上網(wǎng)絡(luò)的負載。此外，當(dāng)前GPDSP的核外存儲部件一般采用DDR3SDRAM存儲器，DDR3 SDRAM的換行次數(shù)直接決定了訪存效率，DMA的設(shè)計應(yīng)該盡量提升同一行存儲單元能滿足的請求數(shù)，以盡量減少DDR3 SDRAM的換行次數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、操作方便、可靈活配置、提高訪存效率的用于GPDSP的采用從機計數(shù)的多核DMA分段數(shù)據(jù)傳輸方法。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種用于GPDSP的采用從機計數(shù)的多核DMA分段數(shù)據(jù)傳輸方法，其傳輸過程為:
[0012](I)主機DMA啟動，依據(jù)配置參數(shù)生成分段數(shù)據(jù)傳輸請求；DMA每次發(fā)出分段數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x請求中攜帶了讀數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)選擇向量，所述讀數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)選擇向量指示返回數(shù)據(jù)的目標(biāo)DSP內(nèi)核；
[0013](2)核外存儲部件返回的數(shù)據(jù)攜帶了對應(yīng)讀請求的讀數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)選擇向量，片上網(wǎng)絡(luò)對該信號域進行解釋，根據(jù)其有效位向相應(yīng)的DSP內(nèi)核發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0014](3)DSP內(nèi)核的DMA接收到返回數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至核內(nèi)存儲部件AM或SM，同時進行計數(shù)；
[0015](4)當(dāng)計數(shù)完成后，置位事務(wù)完成標(biāo)識寄存器。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進:在上述過程中，每個參與分段數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋CDMA都設(shè)置了一個從機計數(shù)寄存器BSCR，所述從機計數(shù)寄存器BSCR描述了每個DMA會接收到的數(shù)據(jù)個數(shù)；在所述主機DMA啟動后，依據(jù)配置參數(shù)生成分段數(shù)據(jù)傳輸請求，各參與的DMA自行計數(shù)確認數(shù)據(jù)傳輸完成。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進:在配置傳輸參數(shù)前，發(fā)起分段數(shù)據(jù)傳輸事務(wù)的主機DMA和其他參與本次分段數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋CDMA進行檢測是否仍在參與前一次分段數(shù)據(jù)傳輸事務(wù)，過程為:如果DMA正在參與前一次分段數(shù)據(jù)傳輸事務(wù)，則等待該事務(wù)結(jié)束之后才能配置新的參數(shù)；如果當(dāng)前沒有正在參與分段數(shù)據(jù)傳輸事務(wù)，則主機DMA配置傳輸參數(shù)和從機計數(shù)寄存器BSCR，其他從機DMA只需配置從機計數(shù)寄存器BSCR。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進:所述從機計數(shù)寄存器BSCR中包含本DMA預(yù)期接收的數(shù)據(jù)個數(shù)和傳輸完成后是否發(fā)出中斷的使能位。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進:所述主機DMA在啟動傳輸事務(wù)前進行一次柵欄同步。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進:所述配置參數(shù)是標(biāo)量處理部件SPU通過外設(shè)配置總線PBUS將傳輸給主機DMA部件。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進:所述主機DMA部件啟動后，取出相應(yīng)的傳輸參數(shù)并判斷本次傳輸是否為分段數(shù)據(jù)傳輸模式；如果不是分段數(shù)據(jù)傳輸模式，則按照其它傳輸模式進行處理；如果是分段數(shù)據(jù)傳輸模式，生成并發(fā)出讀請求。
[0022]作為本發(fā)明的進一步改進:所述讀請求發(fā)送給片上網(wǎng)絡(luò)并到達核外存儲部件；核外存儲部件返回數(shù)據(jù)，添加分段傳輸標(biāo)識；讀返回數(shù)據(jù)發(fā)送至片上網(wǎng)絡(luò)，判斷分段傳輸標(biāo)識，當(dāng)為否時則按其它傳輸模式處理；當(dāng)為是時，依據(jù)讀數(shù)據(jù)返回選擇向量派發(fā)數(shù)據(jù)。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進:在數(shù)據(jù)到達目標(biāo)主機DMA/從機DMA后，發(fā)往核內(nèi)存儲部件，同時DMA進行計數(shù)；在計數(shù)完成后，傳輸結(jié)束，置位事務(wù)結(jié)束標(biāo)識，根據(jù)是否中斷使能發(fā)出中斷信號；若計數(shù)未完成，則繼續(xù)等待接收后續(xù)數(shù)據(jù)。
[0024]作為本發(fā)明的進一步改進:所述讀數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)選擇向量由參數(shù)BCNT、參數(shù)BMODE、參數(shù)BSTEP和參數(shù)BSHIFT生成；其中:
[0025]TMODE表示DMA傳輸模式；
[0026]循環(huán)分段模式參數(shù)BMODE共有η位，每一位對應(yīng)某個內(nèi)核的DMA，其中一位的值表示數(shù)據(jù)需返回給該DMA;
[0027]分段粒度參數(shù)BCNT表示每段數(shù)