深入理解AXI協(xié)議中的outstanding/out-of-order/interleaving（四）

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本文作者：烓圍瑋未。主要從事ISP/MIPI/SOC/車規(guī)芯片設(shè)計(jì)/SOC架構(gòu)設(shè)計(jì)
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為了詳細(xì)了解，outstanding，out-of-order，interleaving對傳輸?shù)挠绊�，繼續(xù)進(jìn)行場景分析。
在分析了各種場景下outstanding，out-of-order，interleaving的好處后，對更復(fù)雜的場景，比如soc中多master訪問多個slave的情況，這些可以分解為基本場景，只是在總線部分有些差異，這些主要是總線設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
下面主要討論一下，在支持outstanding，out-of-order，interleaving的情況下，對ID的處理。
1. 一個master訪問兩個salve
先分析一下一個master訪問兩個slave的ID使用。

假設(shè)Master OST=4, Master先給Slave0發(fā)了一個ID=0的命令，那么Master能否繼續(xù)以ID=0給Slave1發(fā)送命令呢？
結(jié)論是不行：

BUS區(qū)分訪問slave0還是slave1是按照地址來區(qū)分的，但是slave返回response給master的時候只有ID信息，沒有address信息。所以BUS和master是沒有辦法來區(qū)分返回response是來自slave0還是slave1的，BUS會等到第一個ID0的response返回了，再發(fā)送第二個ID0的transaction。實(shí)際使用的系統(tǒng)總線比如NOC,NIC都不能支持相同ID的outstanding發(fā)給不同的slave。傳輸如下圖所示：

可以看到，如果master只能發(fā)送一個ID的outstanding，在發(fā)送給不同slave的時候outstanding機(jī)制失效了！但是如果master是發(fā)送給同一個master，那么還是能繼續(xù)發(fā)送多個transaction：

另外，提醒一下，outstanding是master在沒收到response的時候，最多能發(fā)送到命令個數(shù)，實(shí)際發(fā)送多少命令還是看master的需求。
對于一個master訪問兩個（或者多個）slave的情況，通過以上分析我們可以得到以下結(jié)論：
Master通過outstanding訪問不同slave的時候，必須采用不同的ID，有多少slave就需要使用多少個ID;
Master通過outstanding訪問相同slave的時候，可以采用相同的ID，也可以采用不同ID;
[/ol]實(shí)際在進(jìn)行總線設(shè)計(jì)的時候，即需要匹配ID和outstanding個數(shù)。
2. 兩個master訪問兩個salve
現(xiàn)在增加到兩個master，那么兩個master如果都通ID=0訪問Slave0，會發(fā)生什么事情呢？BUS和Slave0無法區(qū)分傳輸來自master0還是master1。解決方式就是通過修改ID，給每個master增加一個唯一的master ID，如下圖所示：

這樣BUS傳輸?shù)膖ransaction的ID就是MID+AXI ID的組合，因?yàn)镸ID對整個SOC系統(tǒng)來說是唯一的，所以slave能精確區(qū)分命令的來源，BUS也能精確把response送給對應(yīng)masters。這個方案也是大部分實(shí)際SOC采用的方案，即：給SOC中所有的master增加唯一的master ID。
至于MID+AXI ID怎么組合，可以直接把MID作為AXI ID的高位，也可以通過hash再編碼，一般這個在系統(tǒng)BUS里處理。
這個多master訪問就和單master訪問多slave也是類似的，只是多master需要在bus做仲裁，可以簡化為延時增大了。
3. 一個AXI傳輸訪問兩個salve
有沒有可能，一個master發(fā)送一筆transaction，同時訪問兩個slave呢？正常情況是沒有，非常特殊情況下，確實(shí)存在，比較常見的是DDR interleaving訪問。除了這個外，基本上不允許一個master發(fā)送一筆transaction，同時訪問兩個slave的。AXI的跨4K限制就是為了限制這種情況。
但是SOC為了訪問帶寬，并且把帶寬均分到多個DDR，一般會支持DDR的interleaving訪問。也就是系統(tǒng)總線會主動的把一筆transaction拆分到兩個DDR或者多個DDR，如下圖所示：

訪問每個DDR的burst大小變小了，具體大小和interleaving的分拆大小有關(guān)，這也是系統(tǒng)總線的核心參數(shù)。
Burst拆分會帶來很多問題，比如如果順序是A00,A01, 但是DDR0/1的響應(yīng)是B01,B00返回怎么處理呢？這里BUS就需要先排序再合并后返回到master，所以這里需要增加reorder buffer。

reorder buffer基本上必備的，因?yàn)槟悴荒鼙ＷCDDR0/1響應(yīng)返回的順序，所以為了傳輸正確性，一定要進(jìn)行重排。同樣，進(jìn)行讀的時候也需要重排，由于讀返回的是數(shù)據(jù)和response，所以reorder buffer開銷還是非常大的。
關(guān)于多master訪問DDR，這個是SOC設(shè)計(jì)的核心和重點(diǎn)，后面會專門分析，這里就先不展開了。
后記
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