(LUẬN VĂN THẠC SĨ) Nghiên cứu, thiết kế và thực hiện bus truyền thông tốc độ cao AMBA AHB

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phan Hải Phong NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN BUS TRUYỀN THÔNG TỐC ðỘ CAO AMBA AHB LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà Nội - 2009 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ vii GIỚI THIỆU CHUNG Chương Hệ thống chip vấn ñề truyền thông chip 1.1 Hệ thống chip - lịch sử xu phát triển 1.2 Tổng quan phương pháp thiết kế hệ thống chip 1.3 Vấn đề truyền thơng chip 10 Chương 2.1 Hệ thống bus AMBA AHB 13 Tổng quan hệ thống bus tốc ñộ cao AMBA AHB 13 2.2 Mơ hình hoạt động chung bus AMBA AHB 15 2.2.1 Mơ hình hệ thống AMBA AHB 15 2.2.2 Hoạt ñộng hệ thống AMBA AHB 17 2.3 Các chế ñộ truyền bus AMBA AHB 18 2.3.1 Quá trình truyền bản, khơng có trạng thái đợi 18 2.3.2 Quá trình truyền bản, có trạng thái đợi 19 2.3.3 Quá trình truyền theo khối (burst transfer) 20 2.3.4 Thơng báo q trình truyền bus chủ 22 2.3.5 Phân chia trình truyền 23 2.4 Hoạt ñộng phân xử bus 24 2.5 Phản hồi truyền Slave 25 Chương Xây dựng mơ hình hố hệ thống bus AMBA AHB 28 3.1 Bài tốn thiết kế mơ hình đề xuất 28 3.1.1 Mơ hình phân quyền phân xử bus 31 3.1.2 Mơ hình giao tiếp bus chủ lõi IP 33 3.1.3 Mơ hình giao tiếp bus tớ lõi IP 34 3.2 Bus chủ 35 3.2.1 Các tín hiệu bus chủ 35 3.2.2 Máy trạng thái mô tả hoạt ñộng bus chủ 38 3.3 Bus tớ 43 3.3.1 Các tín hiệu bus tớ 43 3.3.2 Máy trạng thái mơ tả hoạt động bus tớ 45 3.4 Bộ phân xử 51 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.4.1 3.4.2 Các tín hiệu phân xử 51 Máy trạng thái mơ tả hoạt động phân xử 52 3.5 Bộ giải mã ñịa phân kênh 54 3.5.1 Bộ giải mã ñịa 54 3.5.2 Bộ phân kênh từ bus chủ ñến bus tớ 55 3.5.3 Bộ phân kênh từ bus tớ ñến bus chủ 55 Chương 4.1 Kiểm chứng, đánh giá thực thi mơ hình hệ thống 56 Phương pháp kiểm tra ñánh giá mơ hình 56 4.2 Mơ kiểm chứng mơ hình ModelSim 58 4.2.1 Kiểm tra hoạt động truyền thơng đơn giản mơ hình 58 4.2.2 Kiểm tra hoạt động truyền khối có phản hồi truyền 63 4.3 ðánh giá hệ thống sau thực thi phần cứng 71 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết ñầy ñủ ADC Analog - Digital Converter AHB Advanced High-performance Bus AMBA Advanced Microcontroller Bus Architecture APB Advanced Peripheral Bus ASB Advanced System Bus ASIC Application-Specific Integrated Circuit AXI Advanced eXtensible Interface DAC Digital - Analog Converter DSP Digital Signal Processing FPGA Field-Programmable Gate Array HDL Hardware Description Language IC Integrated Circuit IOB Input/Output Buffer IP Intellectual Property LCD Liquid Crystal Display LUT Look Up Table NoC Network on Chip RAM Random - Access Memory ROM Read - Only Memory RTL Register Transfer Level SoC System on Chip SPI Serial Peripheral Interface USART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter VHDL Very-High-Speed-Integrated-Circuit Language Hardware Description v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Các kiểu truyền khối ñược bus AHB hỗ trợ 20 Bảng Các kiểu truyền hệ thống bus AHB .22 Bảng Tín hiệu phản hồi truyền từ bus tớ 25 Bảng Số lượng xử lý logic ñược sử dụng hệ thống bus 72 Bảng Số lượng tài nguyên phần cứng ñã sử dụng 73 Bảng Tài nguyên phần cứng sử dụng sau ñược tổng hợp tối ưu hiệu vật lý 75 vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ Hình Kiến trúc Hệ thống chip (SoC) Hình Cấu trúc vi ñiều khiển ARM ñược xây dựng theo kiến trúc SoC [22] Hình Kiến trúc chip OMAP 4[24] Hình Quy trình thiết kế chip Hình Mơ hình phương pháp thiết kế SoC Hình Mơ hình kết nối điểm-tới-điểm .10 Hình Kiến trúc bus chia sẻ, phân tầng 11 Hình Mơ hình hệ NoC .12 Hình Mơ hình vi xử lý có sử dụng bus AHB [1] 14 Hình 10 Lõi PiP AMBA công ty CAST [28] 15 Hình 11 Sơ đồ kết nối thành phần bên bus AHB [1] .16 Hình 12 Quá trình truyền bus AHB [1] 19 Hình 13 Q trình truyền có trạng thái ñợi [1] 19 Hình 14 Ảnh hưởng trạng thái đợi đến pha địa q trình [1] 20 Hình 15 Truyền khối tăng với nhịp [1] 21 Hình 16 Truyền khối cuộn với nhịp [1] 22 Hình 17 Q trình truyền có phản hồi truyền ERROR [1] 27 Hình 18 Quá trình truyền có phản hồi RETRY [1] 27 Hình 19 Mơ hình kiến trúc hệ thống COMOSY 28 Hình 20 Mơ hình hệ thống bus AHB ñược ñề xuất .31 Hình 21 Tín hiệu bắt tay bus chủ lõi IP .33 Hình 22 Tín hiệu bắt tay bus tớ lõi IP 34 Hình 23 Các tín hiệu bus chủ 35 Hình 24 Sơ ñồ máy trạng thái bus chủ .38 Hình 25 Giản đồ xung minh họa trình SPLIT bus chủ 41 Hình 26 Giản đồ xung minh họa trình RETRY bus chủ 42 Hình 27 Các tín hiệu bus tớ .43 Hình 28 Sơ đồ máy trạng thái bus tớ 46 Hình 29 Giản đồ xung minh họa q trình RETRY bus tớ 49 Hình 30 Giản ñồ xung minh họa trình SPLIT bus tớ 50 Hình 31.Các tín hiệu phân xử .51 Hình 32 Sơ đồ máy trạng thái phân xử 53 Hình 33 Các tín hiệu giải mã ñịa 55 Hình 34 Sơ đồ khối q trình mơ kiểm tra hệ thống .57 Hình 35 Sử dụng ModelSim ISE Foundation Suite bước thiết kế 58 Hình 36 Kết mơ hệ thống bus với q trình truyền khối tăng nhịp .60 Hình 37 Kết mơ với q trình truyền khối cuộn nhịp 62 Hình 38 Kết mơ với q trình truyền có phản hồi RETRY 64 Hình 39 Kết mơ với q trình truyền có phản hồi truyền SPLIT 67 Hình 40 Kết mơ với q trình truyền khối có phản hồi truyền ERROR 70 Hình 41 Tỷ lệ sử dụng kiểu tài nguyên khối chức 74 vii (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB GIỚI THIỆU CHUNG Sự phát triển cơng nghệ bán dẫn cho phép tích hợp ngày nhiều transistor ñơn vị diện tích Theo định luật Moore, số lượng transistor inch vng tăng gấp đơi sau chu kỳ hai năm ðiều cho phép nhà sản xuất phát triển mạch tích hợp (integrated circuit) với kích thước ngày nhỏ độ tích hợp ngày tăng Các hệ thống ñiện tử phức tạp cồng kềnh thu nhỏ lên chip đơn mà giữ tính tương tự hiệu hoạt ñộng ñược nâng cao Từ đời khái niệm “Hệ thống chip” (System-on-Chip) để việc tích hợp khối chức khác chip ñơn thay cho hệ thống gồm thành phần riêng lẻ ðiều không ñáp ứng ñược phát triển thiết bị điện tử tích hợp nhỏ gọn mà cịn nâng cao độ tin cậy q trình hoạt động thiết bị Khơng thế, giá thành thời gian cần thiết ñể phát triển thiết bị ñược giảm ñi nhiều, nhờ vào việc tái sử dụng khối chức khác ñã ñược phát triển từ trước, nhóm phát triển khác Việc tích hợp ngày nhiều khối chức hệ thống ñơn chip dẫn ñến yêu cầu cấp thiết việc giải vấn đề truyền thơng khối chức ðể ñáp ứng yêu cầu này, nhiều phương thức truyền thông chip đời truyền thơng theo dạng kết nối ñiểm-tới-ñiểm, bus truyền thống hay phương thức tiên tiến “Mạng chip” (Networkon-Chip) Tuy vậy, phương thức truyền thơng bus phương thức truyền thơng sử dụng phổ biến tính đơn giản, thuận tiện Hơn nữa, hệ bus tiên tiến đáp ứng ñược yêu cầu truyền thông tốc ñộ cao hỗ trợ truyền thông nhiều lõi xử lý khác Mục đích luận văn nghiên cứu, tìm hiểu phương thức truyền thông chip theo kiểu bus tiên tiến ñược sử dụng rộng rãi nhiều SoC khác nhau, hệ thống bus AMBA AHB hãng ARM; từ xây dựng hệ thống bus theo kiến trúc bus AHB ñể phục vụ cho mục đích truyền thơng SoC ñang ñược Nhóm nghiên cứu thiết kế vi mạch (VSD Group) phát triển Phịng thí nghiệm Hệ thống tích hợp thơng minh (SIS Laboratory) Luận văn thực khn khổ đề tài nghiên cứu khoa học mã số QC.09.15 PUF.08.06 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Chương Hệ thống chip vấn đề truyền thơng chip 1.1 Hệ thống chip - lịch sử xu phát triển Kể từ vi mạch tích hợp (IC) đời vào năm 1958 [21], cơng nghệ vật liệu bán dẫn có nhiều bước phát triển lớn Với cơng nghệ sản xuất transistor kích thước nano vi mạch tích hợp ngày ñược tích hợp khoảng tỷ transistor vi mạch (ví dụ: chip Xeon 7400 Intel ñạt ñộ tích hợp 1,9 tỷ transistor [4]) ðiều khơng tạo loại IC có độ phức hợp hiệu cao, hoạt động với cơng suất tiêu thụ thấp mà cho phép phát triển nhiều chức hoạt ñộng khác vi mạch Các hệ thống ñiện tử với khối chức riêng biệt ñược thực loại IC khác nhau, thực thi lên chip Từ đó, khái niệm “Hệ thống chip” ñời ñể việc tích hợp thành phần hệ thống máy tính lên chip đơn Với phát triển cơng nghệ, khối chức (hay cịn gọi lõi IP Intellectual Property) tích hợp lên chip đơn khơng khối thực chức số (digital) mà cịn thực chức tương tự (analog) hai chức (mix-signal) Thậm chí khối có chức thu phát sóng vơ tuyến ñược tích hợp chung với hệ thống ñơn Một SoC thường bao gồm khối số khối tương tự sau [22]: - Một nhiều lõi vi xử lý (CPU) khối xử lý tín hiệu số (DSP); - Khối nhớ (ROM, RAM, flash…); - Các giao tiếp mở rộng (USB, SPI, USART, erthenet, bluetooth…); - Các mã hoá giải mã (Viterbi, Turbo…); - Các chuyển ñổi ADC, DAC, khuếch ñại tín hiệu…; - Hệ thống bus truyền nhận liệu; - Các khối ñiều chỉnh ñiện quản lý lượng nguồn; Kiến trúc hệ thống chip điển hình mơ tả Hình (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB CPU CPU RAM RAM DMA DMA Arbiter Arbiter High speed bus IP IP Bridge Bridge System-on-Chip IP IP Peripheral bus IP IP µC µC USB USB Arbiter Arbiter PCI PCI Hình Kiến trúc Hệ thống chip (SoC) Hình mơ tả cấu trúc vi ñiều kiển ARM với kiến trúc ñược xây dựng theo mơ hình SoC Trong mơ hình này, lõi vi xử lý kết nối với lõi IP khác thơng qua bus tốc độ cao ASB AHB Một số lõi IP ñảm nhiệm chức giao tiếp với thiết bị ngoại vi ñược kết nối với bus APB kết nối với bus thông qua cầu bus Việc phân tầng hệ thống bus theo kiểu giúp tiết kiệm băng thông cho hệ thống, làm tăng hiệu suất hoạt ñộng hệ thống lên đáng kể Hình Cấu trúc vi ñiều khiển ARM ñược xây dựng theo kiến trúc SoC [22] (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Từ SoC ñầu tiên ñời vào năm 1974 [29], SoC có nhiều thay đổi phát triển nhanh chóng Các SoC ngày chứa đến hàng tỷ transistor số lõi IP tích hợp chip ngày tăng với chức ngày phong phú Với công nghệ nay, SoC ñược sử dụng thiết bị số cá nhân (PDA) hay điện thoại di động thực hầu hết chức ñiều khiển, quản lý thiết bị, chức giao tiếp không dây, có dây, chức đa phương tiện (multimedia) với chất lượng cao Với nhu cầu sống ñại, thiết bị di ñộng trở nên khơng thể thiếu cá nhân cơng việc giao tiếp hay giải trí Vì chiến lược nhiều cơng ty viện nghiên cứu nghiên cứu phát triển SoC theo hướng ñáp ứng yêu cầu thực Với nhu cầu thơng tin di động việc lưu trữ truyền liệu với dung lượng lớn, tốc độ cao SoC ngày thường phát triển theo hướng tích hợp ngày nhiều chuẩn giao tiếp không dây WiMax, wi-fi 802.11b/g/n, bluetooth, 3G… hỗ trợ chuẩn giao tiếp có dây tốc độ cao (USB 2.0, USB 3.0, eSATA…) Những SoC ñời ñã làm cho thiết bị di động ngày có kích thước nhỏ gọn, sức mạnh xử lý giao tiếp ngày ñược nâng cao Sự phát triển thiết bị di ñộng gắn liền với nhu cầu quan trọng người nhu cầu giải trí di động Những chức ứng dụng ña phương tiện trở thành tiêu chuẩn quan trọng thiết bị số cá nhân Chính việc phát triển SoC có tích hợp sẵn giải mã tín hiệu âm (chuẩn MP3, WAV…) hay tín hiệu hình ảnh (chuẩn AVI, MP4, H.264, HDMI…) ñang nhận ñược nhiều quan tâm đầu tư Ngồi SoC ñược nghiên cứu phát triển theo hướng tích hợp ngày nhiều lõi vi xử lý lên chip (các SoC ña lõi xử lý) [10] [19] ñể tăng tốc ñộ hiệu xử lý hệ thống ðiều không giúp cho hệ thống thực tác vụ đa phương tiện nhanh chóng mà cịn mang lại cho người sử dụng sức mạnh xử lý liệu ñang di chuyển, yếu tố quan trọng sống đại Hình mơ hình cấu trúc SoC xem mạnh ðây chip OMAP (của hãng Texas Instrucments) [24] ñược phát triển dành cho tảng di ñộng hệ Nền tảng chip có khả tích hợp nhiều lõi vi xử lý, hỗ trợ hầu hết kết nối phổ biến hệ thống trình diễn đa phương tiện tiên tiến (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB 4.2.2.Kim tra hot đ
ng truyn khi có ph n hi truyn a) Truyền khối với phản hồi truyền RETRY Trong trường hợp lõi IP cần yêu cầu truyền lại ñịa khối truyền vừa ñược thực hiện, gửi tín hiệu IP_RETRY đến bus tớ bus tớ thông báo cho bus chủ phân xử biết q trình thơng qua tín hiệu HRESP (xem thêm hoạt động RETRY phần 2.3.3 3.3.1) ðể mô trình truyền khối trình chuyển giao bus với phản hồi truyền RETRY từ bus tớ, ñiều kiện vào cần ñược xây dựng nhằm xuất kiện hai bus chủ yêu cầu truy cập bus thời ñiểm khác Ban ñầu, bus chủ M2 ñược phép truy cập trước thực trình truyền khối Trong trình truyền bus chủ M2, bus tớ phát ñi phản hồi truyền RETRY ñể yêu cầu truyền lại ñịa khối truyền ðồng thời, M2 ñang thực truyền bus chủ M1 gửi yêu cầu truy cập bus Do bus chủ M1 có quyền ưu tiên cao nên bus chủ M2 có phản hồi RETRY phải nhường quyền sở hữu bus lại cho bus chủ M1 quay lại để tiếp tục q trình truyền bị bỏ dở sau M1 hồn tất q trình truyền Kết mơ q trình thể Hình 38 63 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 38 Kết mơ với q trình truyền có phản hồi RETRY 64 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Trong mô này, hai bus chủ thực q trình ghi liệu với địa tăng theo nhịp q trình truyền diễn sau: - Bus chủ M2 thực trình truyền khối tăng với nhịp 4, bắt ñầu từ ñịa h00000038 - Tại thời ñiểm 500ns (tương ứng M2 ñang thực truyền với khối có địa h00000044), lõi IP bus tớ có u cầu truyền lại địa h00000040 (IP_OKAY = ‘0’ IP_RETRY = ‘1’, tương ứng bus tớ phát ñi tín hiệu HRESPx1 = “10” (RETRY)) - Cũng thời ñiểm này, bus chủ M1 yêu cầu trình truyền nên quyền sở hữu bus chuyển cho M1 chu kỳ tiếp theo, trình truyền M2 bị tạm dừng cho ñến M1 truyền xong - Bus chủ M1 bắt đầu q trình truyền khối ñịa h000000B4 kết thúc ñịa h000000C0 - Tại thời ñiểm 1100ns, sau M1 thực xong việc truyền ñịa khối truyền cuối (h000000C0) bus địa lại ñược trả lại cho M2 ñể thực tiếp trình truyền bị bỏ lỡ Lúc M2 tính lại địa truyền lại khối truyền có địa h00000040 theo yêu cầu bus tớ Dữ liệu khối h00000CA8 ñược truyền lại thời ñiểm 1200ns ñể ñảm bảo liệu khối cuối M1 ñã ñược thực xong Kết mơ chứng tỏ q trình truyền có phản hồi RETRY từ bus tớ thực ñúng Các ñịa sau thực việc truyền lại tính tốn liệu tương ứng với địa phát ñi ñúng thời ñiểm Quá trình chuyển giao bus có u cầu truyền lại hoạt động tốt, ñảm bảo liệu không bị chuyển giao q trình truyền hai bus chủ Thơng qua chiến lược mơ này, ta kết luận hệ thống bus ñược thiết kế ñã hoạt ñộng ñúng với q trình truyền có phản hồi RETRY 65 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB b) Truyền khối với phản hồi truyền SPLIT Q trình mơ q trình truyền khối có phản hồi truyền SPLIT thực cách sử dụng hai yêu cầu truyền từ hai bus chủ tương tự mô truyền khối với phản hồi truyền RETRY Tuy nhiên, mô này, bus chủ M1 đóng vai trị bus chủ bị ngắt khỏi bus Mục đích việc ñể kiểm tra lại thay ñổi quyền ưu tiên hệ thống bus có phản hồi truyền SPLIT từ bus tớ Lúc này, bus chủ M2 có quyền ưu tiên thấp ñược phép thực trình truyền bus chủ M1 ñang bị ngắt khỏi bus phản hồi truyền SPLIT Kết thu ñược sau mơ q trình truyền thể Hình 39 66 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 39 Kết mơ với q trình truyền có phản hồi truyền SPLIT 67 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Q trình truyền mơ tả sau: - Bus chủ M1 yêu cầu trình truyền khối nhịp thơng thường bắt đầu truyền khối ñầu tiên với ñịa h00000038 thời ñiểm 300ns - Tại thời ñiểm 400ns, lõi IP bus tớ phát tín hiệu IP_OKAY = ‘0’ để u cầu q trình đợi thơng thường (HRESPx1 = “00” (OKAY)) Do khối truyền địa h0000003C mở rộng thêm chu kỳ - Tại thời ñiểm 600ns, lõi IP bus tớ gửi yêu cầu truyền SPLIT (IP_SPLITx1 = ‘1’) chưa thể ghi liệu h000002C3 khối h0000003C chu kỳ Bus tớ phát tín hiệu phản hồi HRESPx1 = “11” (SPLIT) chu kỳ để thơng báo u cầu trình truyền SPLIT - Vì thời ñiểm 530ns, lõi IP gắn với bus chủ M2 có yêu cầu truy cập bus nên sau nhận phản hồi truyền SPLIT phân xử cho phép M2 ñược tham gia vào bus ñể thực trình truyền (HGRANTx2 = ‘1’ 700ns) Bus chủ M2 bắt đầu thực q trình truyền khối với nhịp với ñịa bắt ñầu h000000C8 kết thúc khối có địa h000000D4 - Ở thời ñiểm 1000ns, lõi IP bus tớ thay ñổi tín hiệu IP_SPLIT mức ‘0’ để thơng báo sẵn sàng quay lại trình truyền bị ngắt Bus tớ phát tín hiệu HSPLITx1 = ‘1’ chu kỳ để thơng báo bus chủ M1 quay lại bus Tuy nhiên, M2 ñang thực dở q trình truyền nên M1 phải đợi đến M2 kết thúc ñược quay lại sở hữu bus - Tại thời ñiểm 1200ns, bus chủ M2 ñã truyền xong ñịa khối cuối nên M1 ñược phép sở hữu lại bus ñịa Giá trị ñịa khối truyền trước bị ngắt h00000040 lại ñược phục hồi ñể tiếp tục truyền lại ñịa Các tín hiệu HTRANSx1 = “10” (NONSEQ) HBURST = ‘1’ (INCR) phản ánh bus chủ M1 ñang thực lại trình truyền ñã bị SPLIT q trình truyền khối có độ dài khơng xác ñịnh Dữ liệu h000002C3 ñược tiếp tục truyền chu kỳ sau (ở 1300ns) để đảm bảo q trình chuyển giao bus liệu ñược thực ñúng Bus chủ M1 tiếp tục thực trình truyền khối cịn lại (có địa h00000040 h00000044 với liệu tương ứng h000002CD h000002A6) theo ñúng u cầu q trình truyền khối có độ dài khơng xác định Kết mơ cho thấy hệ thống bus ñược xây dựng ñã thực ñúng q trình truyền khối có phản hồi truyền SPLIT Các ñịa liệu trình truyền bị phân chia ñã ñược truyền lại ñúng sau bus chủ quay 68 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB lại sở hữu bus Quá trình chuyển giao bus q trình truyền thực đúng, ñảm bảo ñịa liệu hai trình truyền chuyển đầy đủ c) Truyền khối với phản hồi truyền ERROR Việc mô trình truyền khối với phản hồi truyền ERROR tiến hành hồn tồn tương tự Kết mơ ñược biểu diễn Hình 40 Bus chủ M1 thực trình truyền khối tăng với nhịp tương tự với q trình truyền có phản hồi SPLIT Tuy nhiên, thời điểm 600ns bus tớ khơng gửi phản hồi SPLIT mà thay phản hồi ERROR lõi IP phát tín hiệu IP_OKAY = ‘0’ IP_ERROR = ‘1’ Khối truyền thời ñiểm (có địa h00000040 liệu h000002CD) bị huỷ bỏ, khơng truyền chu kỳ Các khối truyền bị huỷ bus chủ M1 bị ngắt khỏi bus Ở thời ñiểm 700ns, bus chủ M1 chuyển giá trị HTRANSx1 = “00” (IDLE) để thơng báo huỷ q trình truyền Quyền sở hữu bus ñược chuyển cho bus chủ M2 ñể M2 thực trình truyền khối ñã yêu cầu từ trước Tại thời ñiểm 800ns, bus ñịa ñược chuyển giao cho M2 sau kết thúc phản hồi truyền ERROR từ bus tớ ðiều hoàn tồn hợp lý tín hiệu HGRANTx thay ñổi vào hai chu kỳ trình phản hồi ERROR Hơn nữa, việc chuyển giao bus thực sau chu kỳ, tức kết thúc phản hồi ERROR Kết mơ chứng tỏ trình truyền khối gặp phản hồi truyền ERROR kết thúc q trình truyền hai chu kỳ xung nhịp ñúng theo yêu cầu ñặc tả kỹ thuật việc chuyển giao bus q trình hoạt động cách ñúng ñắn Dựa vào kết mô ñược trình bày phân tích trên, đồng thời kết hợp với ñặc tả kỹ thuật u cầu đặt phần mơ hình hố hệ thống Chương 3, kết luận hệ thống bus ñược xây dựng nên ñã hoạt động hồn tồn đắn Các chức hệ thống ñều ñã ñược kiểm tra chứng tỏ hệ thống hoạt động tốt, đảm bảo q trình truyền liệu không bị mát Việc kiểm tra hoạt ñộng logic hệ thống bus chứng tỏ hệ thống ñược xây dựng ñã sẵn sàng cho trình tổng hợp phần cứng 69 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 40 Kết mơ với q trình truyền khối có phản hồi truyền ERROR 70 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB 4.3 ðánh giá hệ thống sau thực thi phần cứng Sau kiểm tra hoạt ñộng hệ thống mặt logic chứng tỏ ñược hệ thống ñã hoạt ñộng ñúng theo ñặc tả ñề ra, ta tiến hành tổng hợp logic (logic synthesis) Việc tổng hợp logic thiết kế ñược tiến hành phần mềm ISE 10.1 Foundation Suite Nếu q trình tổng hợp khơng có lỗi xảy ra, ta tiếp tục thực bước gắn kết thư viện phần cứng (mapping), ñặt chỗ ñịnh tuyến (place and round) Tuy nhiên, ñể ñảm bảo tính ñúng ñắn thiết kế, sau bước ta lại tiếp tục thực trình mơ kiểm chứng trình bày mục 4.1 Những kết thu ñược sau q trình cho phép ước lượng tài nguyên phần cứng cần phải sử dụng ñể xây dựng hệ thống bus vừa thiết kế Tồn q trình thực thi phần cứng thực chip FPGA dịng Virtex-4 XC4VLX40-12FF1148 hãng Xilinx để ñáp ứng ñủ số lượng ñệm chân vào (IOB) thiết kế Sau trình tổng hợp, ta xác định số lượng xử lý logic ñược hệ thống sử dụng Số lượng xử lý ñược tổng hợp Bảng Ta thấy số lượng xử lý logic biểu diễn phần cấu trúc hệ thống bus ñược xây dựng Chẳng hạn, ta thấy số lượng cộng/trừ 32 bit sử dụng nhiều để phục vụ cho việc tính tốn địa cần truyền bus chủ Trong số loại ghi ghi bit 32 bit ñược sử dụng nhiều ñể chốt tín hiệu để nhớ tạm liệu đọc liệu ghi Hệ thống sử dụng phân kênh 4-1 (32 bit) để phân kênh tín hiệu phản hồi bus liệu ñọc từ bus tớ bus chủ 71 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Bảng Số lượng xử lý logic ñược sử dụng hệ thống bus Bộ xử lý logic Bộ cộng/Bộ trừ Số lượng 19 Bộ cộng 32 bit Bộ trừ 32 bit Bộ cộng bit Bộ trừ bit Thanh ghi 57 Thanh ghi bit 23 Thanh ghi bit Thanh ghi bit Thanh ghi bit Thanh ghi bit Thanh ghi 16 bit Thanh ghi 32 bit 10 Bộ chốt Bộ chốt bit Bộ chốt bit Bộ chốt 32 bit Bộ so sánh Bộ so sánh lớn (32 bit) Bộ so sánh nhỏ (32 bit) Bộ phân kênh 4-1 (32 bit) Một thơng số quan trọng thu sau q trình tổng hợp tần số hoạt động cực đại hệ thống Thơng số thu thơng qua việc đánh giá thời gian tối thiểu cần thiết để tín hiệu đến ghi lấy mẫu ổn ñịnh Lưu ý ñây chưa phải tần số hoạt ñộng thực hệ thống, nhiên thông số cho ta ước lượng gần ñúng tần số hoạt ñộng tối ña hệ 72 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB thống Kết tổng hợp cho ta thời gian truyền dẫn tín hiệu tối thiểu ñường truyền tới hạn (critical path) 4,885ns tương ứng với tần số hoạt ñộng tối ña hệ thống 204,698Mhz Với tần số hoạt ñộng tối ña này, tốc ñộ truyền hệ thống bus lên đến 6,5Gb/s Về khơng gian thực thi phần cứng, sau thực trình gắn kết với thư viện phần cứng FPGA ta thu ñược số lượng tài nguyên phần cứng ñã sử dụng Bảng Bảng Số lượng tài nguyên phần cứng ñã sử dụng Loại tài nguyên Số lượng sử dụng Số lượng sẵn có Tỷ lệ sử dụng Tổng số slice sử dụng ghi (Slice Register) 470 36864 1% 36864 7% Số lượng Flip Flop 435 Số chốt liệu (Latch) 35 Tổng số LUT lối vào 2709 Số LUT ñược sử dụng logic 2437 Số LUT ñược sử dụng ñịnh tuyến 272 Số ñệm chân vào (IOB) 624 640 97% Số ñệm xung nhịp (BUFG) 32 6% Kết cho thấy hệ thống bus ñược thiết kế sử dụng hết 470 slice ñể dùng làm ghi (chiếm 1% lượng tài nguyên phần cứng ñược cung cấp) Trong ñó phần lớn số slice ñược sử dụng flip flop (435/470 slice ghi, chiếm 92,6%) lại chốt liệu Số lượng bảng tìm kiếm lối vào (Look Up Table – LUT) ñược sử dụng 2709 (chỉ sử dụng hết 7% tài nguyên chip XC4VLX40-12FF1148) phần lớn ñược sử dụng ñể thực phép toán logic ðáng ý số lượng ñệm chân vào ñược sử dụng 624 ñơn vị, chiếm 97% lượng tài nguyên có chip Lý giải cho ñiều hệ thống bus sử dụng nhiều cổng vào 32 bit ñể phục vụ cho mục đích cung cấp địa liệu cho lõi IP gắn bên ngồi Khi xây dựng hệ thống chip lối vào, chuyển thành tín hiệu kết nối lõi xử lý, lõi IP hệ thống bus 73 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Hình 41 cho ta nhìn tổng quan tình hình sử dụng tài ngun để xây dựng thành phần khác hệ thống Ta thấy khối bus chủ sử dụng lượng tài nguyên lớn tất khối chức bus chủ đảm nhận chức tính tốn điều khiển Tỷ lệ sử dụng tài nguyên hai khối bus chủ so với khối lại là: 72% LUT, 82% slice ghi 62% tổng số slice hệ thống Khối phân kênh tín hiệu từ bus chủ đến bus tớ (ms_mux), khối giải mã tín hiệu ñịa (decoder) khối kết nối hệ thống (ahb_system) khơng sử dụng ghi mạch tổ hợp (combinational circuit) thực chức chuyển kênh ñịnh tuyến Ta nhận thấy bus tớ slave_1 sử dụng nhiều tài nguyên phần cứng bus tớ khác Sự khác biệt lý giải bus tớ slave_1 ñược xây dựng ñể có khả hỗ trợ thêm chức truyền SPLIT nên cần sử dụng thêm tài nguyên phần cứng Hình 41 Tỷ lệ sử dụng kiểu tài nguyên khối chức 74 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB Sau thực ñặt chỗ ñịnh tuyến (thực layout) ta tiến hành lại mô kiểm chứng với thông số vật lý thời gian truyền dẫn tín hiệu Khác với sau tổng hợp logic (chỉ có thơng số thời gian truyền tín hiệu cổng logic) ta có đầy đủ thơng tin thời gian truyền tín hiệu (cả thời gian trễ kết nối cổng logic) Kết mô cho ta kết thời gian trễ cực ñại 7,237ns, tương ñương với tần số hoạt ñộng tối ña hệ thống 138,179Mhz Tốc ñộ truyền liệu tối ña hệ thống lúc 4,42Gb/s (nhỏ khoảng 33% so với giá trị ước lượng trình tổng hợp) ðể nâng cao hiệu hoạt ñộng hệ thống, ta thay đổi điều kiện ràng buộc trình tổng hợp, trình gắn kết phần cứng q trình đặt chỗ định tuyến để giúp cải thiện thơng số hệ thống Bên cạnh để đơn giản hóa trình phần mềm ISE hỗ trợ nhiều chiến lược tổng hợp phần cứng theo hướng khác như: tối ưu tần số hoạt ñộng, tối ưu công suất tiêu thụ… Tiến hành tổng hợp hệ thống với chiến lược ñược chọn tối ưu hiệu năng, ta thu ñược kết tài nguyên phần cứng cần sử dụng Bảng Bảng Tài nguyên phần cứng sử dụng sau ñược tổng hợp tối ưu hiệu vật lý Loại tài nguyên Chưa tối ưu ðã tối ưu Tỷ lệ thay ñổi Tổng số slice sử dụng ghi (Slice Register) 470 830 +76,6% Tổng số slice 1680 1805 +7,4% Tổng số LUT lối vào 2709 2533 -6,5% 7,237ns 6,989ns -3,4% 138,179Mhz 143,082Mhz +3,6% 4,42 Gb/s 4,59 Gb/s +3,6% Số ñệm xung nhịp (BUFG) 2 0% Số ñệm chân vào (IOB) 624 624 0% Thời gian trễ cực ñại Tần số hoạt ñộng cực ñại Tốc ñộ truyền cực ñại Kết tối ưu cho thấy ta cần phải sử dụng nhiều tài nguyên phần cứng (chẳng hạn, số slice ghi tăng thêm 76,6%) ñể cải thiện ñược tần số hoạt ñộng tối ña hệ thống (từ 138,179Mhz lên 143,082Mhz, tăng thêm 75 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB 3,6%) Kết tốc ñộ truyền hệ thống ñược tăng từ 4,42Gb/s lên 4,59Gb/s 76 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB KẾT LUẬN Hệ thống bus AMBA AHB hệ thống bus tiên tiến có tốc độ truyền liệu cao, hỗ trợ băng thông lớn Sử dụng hệ thống bus cho vấn đề truyền thơng chip giải pháp thích hợp hệ thống chip khơng q phức tạp có số lượng lõi IP vừa phải Sau trình nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống bus AMBA AHB, luận văn thiết kế xây dựng thành cơng mơ hình hệ thống bus AHB nhằm ứng dụng cho hệ thống chip ñang ñược phát triển Phịng thí nghiệm SIS Hệ thống mơ hình hóa ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL với khoảng 2100 dịng lệnh chia thành khối chức chính: phân xử bus, bus chủ, bus tớ, khối phân kênh giải mã ñịa Hệ thống bus sau mơ hình hóa kiểm tra hoạt động logic thơng qua phương pháp mơ kiểm chứng sử dụng chương trình mô ModelSim Kết mô cho thấy hệ thống ñã hoạt ñộng ñúng theo ñặc tả kỹ thuật hệ thống bus AMBA AHB hãng ARM ñề Tiếp ñó hệ thống ñược tiến hành tổng hợp logic thực thi phần cứng (theo công nghệ FGPA hãng Xilinx, sử dụng chương trình ISE Foundation Suite) ñể ước lượng tần số hoạt ñộng tài nguyên phần cứng cần sử dụng Kết ñạt ñược cho phép kết luận hệ thống bus ñược xây dựng có khả hoạt động với tần số tương đối cao (khoảng 138Mhz đến 143Mhz) thơng lượng truyền thơng cực đại lên đến 4,59Gb/s Trong lượng tài nguyên phần cứng cần sử dụng nhỏ (3728 cổng logic) Thông qua kết mô phỏng, kiểm chứng ta kết luận mơ hình hệ thống bus xây dựng hoạt động tốt ñạt ñược yêu cầu kỹ thuật ñặt thiết kế hệ thống Tuy nhiên thời gian thực có hạn nên cịn số tính đơn giản hóa trước thiết kế Sau q trình làm luận văn, ngồi kiến thức cấu trúc hoạt ñộng hệ thống bus AHB (một hệ thống bus tiên tiến ñược ứng dụng nhiều SoC) tác giả cịn học tập nhiều kiến thức, kinh nghiệm thiết thực quan trọng lĩnh vực thiết kế VLSI Bên cạnh việc nắm rõ cơng đoạn phương pháp thiết kế VLSI, đặc biệt quy trình thiết kế với công nghệ FPGA, thông qua luận văn tác giả ñã làm chủ ñược ngôn ngữ thiết kế phần cứng VHDL ðây ngơn ngữ HDL sử dụng phổ biến thiết kế số cấu trúc chặt chẽ cơng cụ quan trọng ñể bắt ñầu 77 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu thiet.ke.va.thuc.hien.bus.truyen.thong.toc.do.cao.AMBA.AHB TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com