一种多端口访问的存储器及其工作方法与流程

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种多端口访问的存储器及其工作方法。

背景技术：

多端口访问存储器是通信网关设备中处理器内部各个模块缓存和交换数据的主要方式，不同端口对存储器的访问效率决定着整个通信网络的处理性能。随着通信网络的不断发展演进，网络带宽不断提高，对通信网关设备中处理器的存储器端口访问效率要求也越来越高。

多端口访问存储器的核心是多端口访问的请求调度方式，传统的多端口访问存储器是各个端口分配独立的数据、地址总线，通过逻辑驱动，在同一时钟的驱动下，并发的访问共享存储模块。当各端口读写请求冲突时，通过通过硬件端口优先级和硬件读写优先级设置优先级处置访问冲突。但是存在各个端口无缓存能力，总线协议复杂，仲裁效率较低等问题。

改进的双通道存储器，将共享存储器的读写工作信号频率设置为外部所连逻辑模块读写工作信号频率的两倍，并将共享存储器的切换控制信号频率设置为外部所连逻辑模块切换控制信号的频率，从而把单端口的存储器等效成双端口的存储器，使不同的外部逻辑模块得到独立的存储器访问接口，但是不同端口的优先级设置会导致高优先级的端口长时间占用存储器接口，使得其他端口读写延迟过大。无法满足通信网关设备处理器内部各个端口高效访问存储器的问题。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多端口访问存储器的实现方法，用以解决处理器中多模块访问存储器时，端口协议复杂、仲裁效率低下、端口无缓存能力等多种问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明实施例的一个方面，提供了一种多端口访问的存储器，包括两个或两个以上端口、有限状态机、时间片轮转调度核、存储器模块；其中，

各端口一端耦接到读写存储器模块中数据的模块，另一端通过双向数据线连接到有限状态机；有限状态机通过双向数据线连接到存储器模块；

另外各端口还通过信号线连接到时间片轮转调度核，时间片轮转调度核通过双向信号线连接到有限状态机，有限状态机通过信号线连接到存储器模块。

在基于本发明多端口访问的存储器的另一个实施例中，端口使用了fifo接口。

在基于本发明实施例的另一个方面，提供了一种多端口访问的存储器的工作方法，包括步骤：

s1、读写请求进入端口缓存中等待响应；

s2、端口缓存非空标识置1；

s3、时间片轮转调度核获取端口缓存非空标识信息后，由空闲态进入该端口的响应态，并向有限状态机发送通知；

s4、有限状态机接收到时间片轮转调度核发出的通知，从该端口缓存中取出读/写请求，进行相应的读/写操作；

s5、读/写操作完成，有限状态机将完成标志发送给时间片轮转调度核中，使时间片轮转调度核退出该端口的响应态；

s6、时间片轮转调度核判断是否有未响应的端口缓存非空标识，有，则进入该端口的响应态，执行步骤s4；否，时间片轮转调度核回到空闲态。

在基于本发明方法的另一个实施例中，步骤s3中，当时间片轮转调度核同时获取到多个端口缓存非空标识信息时，时间片轮转调度核随机选择一个端口进入该端口的响应态。

在基于本发明方法的另一个实施例中，步骤s6中，当未响应的端口缓存非空标识有多个时，时间片轮转调度核随机选择一个进入该端口的响应态。

在基于本发明方法的另一个实施例中，步骤s1中，当操作为读请求时，fifo中需要写入地址位和读请求位；当操作为写请求时，fifo中需要写入数据位、地址位和写请求位。

在基于本发明方法的另一个实施例中，时间片轮转调度核进入某端口的响应态后，锁定该状态，并屏蔽其他端口缓存的非空标识。

本发明有益效果如下：

本发明采用简单的端口数据传输协议，为每个端口提供一定的缓存空间，并对仲裁逻辑进行优化，大幅提高多端口请求的仲裁效率，在通信网关设备的处理器各个模块访问存储器时，各个端口的等效读写带宽高，延迟小，具有一定的缓存能力，以实现通信网关处理器各个模块对高速数据流的快速处理，提升通信网关设备的整体效率，满足高速通信网络对于网关设备的性能要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为多端口访问存储器实现方法框图；

图2为时间片轮转调度核起始状态跳转图；

图3为时间片轮转调度核工作状态跳转图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种多端口存储器，如图1所示，包括：两个或两个以上端口、有限状态机、时间片轮转调度核、存储器模块；其中，

各端口一端耦接到要存取存储器模块中数据的模块，这里的模块是指业务处理模块，在典型的系统设计中，会有不同的业务模块来完成不同的业务功能，例如中央处理器以及图形处理器等；

各端口另一端通过双向数据线连接到有限状态机；有限状态机通过双向数据线连接到存储器模块，实现数据双向流通；

另外各端口还通过信号线连接到时间片轮转调度核，时间片轮转调度核通过双向信号线连接到有限状态机，有限状态机还通过信号线连接到存储器模块；时间片轮转调度核获得端口缓存非空标识信息，通过向有限状态机发送控制指令调度各端口的读写请求，有限状态机将控制信号发送到存储器模块控制存储器读写数据；

端口使用了标准的先入先出队列(fifo)接口并设置缓存容量，具体地，缓存为双向缓存，缓存容量一般为512bit。

使用fifo接口降低了读写访问时的操作复杂度；设置缓存容量使得各个端口拥有一定的缓存能力，有效的解决了突发数据导致系统阻塞的问题；使用时间片轮转调度方法和有限状态机完成各端口读写数据的搬移和存储器的访问，有效提高了各端口的仲裁效率和等效带宽。

其工作方法包括以下步骤：

s1、读写请求进入端口缓存中等待响应；

端口接收到的读写请求来自于与端口相连的模块，读请求和写请求分开执行。当操作为读请求时，端口fifo中需要写入地址位(address)和读请求位(r)；当操作为写请求时，端口fifo中需要写入数据位(data)、地址位(address)和写请求位(w)。

这里的模块是指业务处理模块，在典型的系统设计中，会有不同的业务模块来完成不同的业务功能。

s2、端口缓存非空标识置1；

非空标识置1表明端口缓存中有数据读写请求。

端口缓存用于接收外部的读写请求，端口缓存本身带有1bit信号线，用于指示缓存中是否有数据，当端口缓存中无数据时，该信号线为“0”；当端口缓存中有数据(读写请求)时，该信号线为“1”。

因此，该信号线又称为端口缓存非空标志，用于指示缓存中是否有读写请求。

s3、时间片轮转调度核获取端口缓存非空标识信息后，由空闲态进入该端口的响应态，并向有限状态机发出通知；

时间片轮转调度核的输入是各个端口缓存非空标识，当各个端口均无请求时，时间片轮转调度核处于空闲状态。

进一步地，时间片轮转调度核同时获取到多个端口缓存非空标识信息时，时间片轮转调度核随机选择一个端口进入该端口的响应态，锁定该状态，并屏蔽其他端口缓存的非空标识信息，等待该端口请求响应完成标志信息；

s4、有限状态机接收到时间片轮转调度核发出的通知，从对应的端口缓存中取出读/写请求，进行相应的读/写操作；

有限状态机在未收到时间片轮转调度核的通知时处于空闲状态，接到通知后进入工作状态，当所有端口请求处理完成后，有限状态机进入空闲状态，等待新的端口读写请求。

等待新的端口读写请求具体地，对于端口的读请求，有限状态机从端口缓存中取出地址位，根据存储器的读时序，读取对应地址的数据，并将该数据返回送入对应端口的缓存中，等待发出读请求的模块将该数据读出。对于端口的写请求，有限状态机从端口缓存中取出数据位和地址位，根据存储器的写时序，将该数据写入对应的地址中，完成写操作。

s5、读写操作完成，有限状态机将完成标志传递给时间片轮转调度核中，使时间片轮转调度核退出该端口的响应态；

s6、时间片轮转调度核判断是否有未响应的端口缓存非空标识，有，则进入该端口的响应态，锁定该状态，并屏蔽其他端口缓存的非空标识，执行步骤s4，等待该端口请求响应完成标志；否，时间片轮转调度核回到空闲态，有限状态机同时进入空闲状态，等待新的端口读写请求；

进一步地，当未响应的端口缓存非空标识有多个时，时间片轮转调度核随机选择一个进入该端口的响应态。

当所有端口的读写请求处理完毕后，时间片轮转调度核回到空闲状态。

本发明有益效果包括：

本发明采用简单的端口数据传输协议，为每个端口提供一定的缓存空间，并对仲裁逻辑进行优化，大幅提高多端口请求的仲裁效率，在通信网关设备的处理器各个模块访问存储器时，各个端口的等效读写带宽高，延迟小，具有一定的缓存能力，以实现通信网关处理器各个模块对高速数据流的快速处理，提升通信网关设备的整体效率，满足高速通信网络对于网关设备的性能要求。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。