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AXI(Advanced eXtensible Interface)是一种总协议,该协议是ARM公司提出的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)3.0协议中最重要的部分,是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。它的地址/控制和数据相位是分离的,支持不对齐的数 据传输,同时在突发传输中,只需要首地址,同时分离的读写数据通道、并支持显著传输访问和乱序访问,并更加容易就行时序收敛。AXI 是AMBA 中一个新的高性能协议。AXI 技术丰富了现有的AMBA 标准内容,满足超高性能和复杂的片上系统(SoC)设计的需求。
随着SoC 设计复杂性的增加和CPU 处理能力的提升,总线结构会成为系统性能的瓶颈。在多处理器SoC 设计中,这种瓶颈现象更加明显。综合考虑成本、功耗和面积,SoC 设计中选用何种高效的总线结构是比较困难的,同时总线结构对系统所要求达到的性能又是非常重要的。 随着下一代高性能 SoC 设计的需要,比如多处理器核、多重存储器结构、DMA 控制器等,AMBA 需要新一代灵活性更强的总线结构,这就是AMBA 3.0 AXI 总线。AXI 是1999年发布的AMBA 2.0 的继承和提升,是ARM 公司与其他的芯片制造商包括高通、东芝和爱立信等公司共同研发的。新协议的发布,为新一代高性能SoC 的设计铺平了道路。
AXI 能够使SoC 以更小的面积、更低的功耗,获得更加优异的性能。AXI 获得如此优异性能的一个主要原因,就是它的单向通道体系结构。单向通道体系结构使得片上的信息流只以单方向传输,减少了延时。
选择采用何种总线,我们要*估到底怎样的总线频率才能满足我们的需求,而同时不会消耗过多的功耗和片上 面积。ARM一直致力于以最低的成本和功耗追求更高的性能。这一努力已经通过连续一代又一代处理器内核的发布得到了实现,每一代新的处理器内核都会引入新 的流水线设计、新的指令集以及新的高速缓存结构。这促成了众多创新移动产品的诞生,并且推动了ARM架构向性能、功耗以及成本之间的完美平衡发展。
AXI总线是一种多通道传输总线,将地址、读数据、写数据、握手信号在不同的通道中发送,不同的访问之间顺序可以打乱,用BUSID来表示各个访问的归属。主设备在没有得到返回数据的情况下可发出多个读写操作。读回的数据顺序可以被打乱,同时还支持非对齐数据访问。 AXI总线还定义了在进出低功耗节电模式前后的握手协议。规定如何通知进入低功耗模式,何时关断时钟,何时开启时钟,如何退出低功耗模式。这使得所有IP在进行功耗控制的设计时,有据可依,容易集成在统一的系统中。
单向通道体系结构。信息流只以单方向传输,简化时钟域间的桥接,减少门数量。当信号经过复杂的片上系统时,减少延时。
支持多项数据交换。通过并行执行猝发操作,极大地提高了数据吞吐能力,可在更短的时间内完成任务,在满足高性能要求的同时,又减少了功耗。
独立的地址和数据通道。地址和数据通道分开,能对每一个通道进行单独优化,可以根据需要控制时序通道,将时钟频率提到最高,并将延时降到最低。
增强的灵活性。AXI技术拥有对称的主从接口,无论在点对点或在多层系统中,都能十分方便地使用AXI技术。
低功耗性
摘要:随着多核、多级内存及众多外设的 SoC 设计的复杂化,急需一种性能更好、更加灵活的片上互连总线体系结构。AXI 是ARM 新推出的新一代AMBA 片上总线,AXI 的一序列新特点满足了高性能、高带宽、高速度的现代SoC 设计的要求。本文介绍了AXI 的新特性,并和旧一代总线标准AHB 性能做了详细的比较,同时给出了AXI 的典型应用。
图4 基于AXI的低功耗控制示意
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