基于片内WISHBONE总线的高速缓存一致性实现

协议，所以在完成片内总线块传输事务后还要产生一个单字写总线事务，更新远端数据高速缓存单元。

读命中：不会产生任何总线事务。

写命中：如果该单元的原来状态是SC或SM，基于写更新协议，由本地主接口通过片内总线向远端数据高速缓存发出写请求，远端从接口通过片内总线应答请求。如果应答有该单元数据，则通过一个单字写总线事务更新远端数据高速缓存单元；如果没有，结束片内总线周期。

替换：实现写回协议，只有被替换出的单元状态为SM或M状态，才通过外部总线更新主存，其他情况抛弃即可。

注意：完成上述操作后要根据DRAGON协议，更新本地和远端DCahe单元的相关状态。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

3 总线事务时序分析

由前部分的说明发现在内部总线上可以产生三种类型的总线事务：读缺失时，块传输总线事务；SM或SC状态写命中时，发生单宇写总线事务；写缺失时，先是一个块传输总线事务而后在本地写操作完成后，一个单字写总线事务更新远端的数据高速缓存单元。以下是块传输和单字写总线周期具体的时序分析，下文提到的具体信号其意义可以查阅参考文献[1]。

块传输时序：主接口通过声明CYC_O申请总线的使用权，同时也给出STB_O、CTI_0(010)、WE_O(低电平)和ADR_O；经过若干时钟周期等待后，如果远端从接口给出ACK_I信号，同时给出的SHARE_I信号为低电平(说明远端数据高速缓存没有所需要的数据块，．SHARE_I为自定义的信号)，这时主接口忽略DAT-I信号，下一个时钟周期撤销CYC_O信号，结束片内总线周期；如果给出AClI信号的同时，SHARE_I信号为高电平(说明远端数据高速缓存有所需要的数据块)，接收DAT-I上的数据；而后7个时钟周期内，每个时钟周期ADR_O数据加4，DAII上的数据根据地址相应地变化，在第7个数据传输的时钟周期CTI_O变为111，告诉远端从接口这是最后一个传输时钟周期，下一个时钟周期：降完成这个总线事务；最后一个时钟周期主接口撤销CYC_O信号，结束片内总线周期。

内块传输时序见图2。

单字写总线周期：主接口通过声明CYC_O申请总线的使用权，同时也给出STB_O、CTI_O(111)、WE_O(高电子)、ADlO和DAT-0；经过若干时钟周期等待后，如果远端从接口给出ACK_I信号， 同时给出的SHARE信号为低电子(说明远端数据高速缓存没有所需要的数_I据块)，主接口下一个时钟周期撤销CYC_O信号，结束片内总线周期；如果给出ACK_I信号的同时，SHARK-I信号为高电子(说明远端数据高速缓存有所需要的数据块)，说明从接口已经用DAT-O上的数据更新了相应的数据单元，下一个时钟周期撤销CYC_O信号，结束片内总线周期。

单字写时序见图3。

块传输总线事务时序图2，单字写总线事务时序图3中WAIT表示主接口等待总线仲裁和从接口的应答，需若干时钟周期，最快的情况下只要一个时钟周期。 总线仲裁：如果两个数据高速缓存的主接口同时请求，由仲裁单元决定哪个主接口可以使用片内总线，仲裁的优先级算法是轮换法。数据高速缓存的主接口，在声明CYC_O申请总线后，如果AClI一直是低电平无效，但同时该数据高速缓存从接口的CYC_I信号有效，说明数据高速缓存主接口没有得到总线使用权，主接口撤销CYC_O信号，该数据高速缓存响应从接口的操作，操作完成后，主接口再次声明CYC_O信号请求总线；相反，如果数据高速缓存主接口的ACK_I信号高电平有效，说明得到了总线使用权，可以使用总线。

综上所述，片内总线采用WISHBONE总线地址增量的传输方式，与内核时钟同步，最快可以在9个时钟周期从另一个数据高速缓存调来一个块(8个宇)的内容，可在2个时钟周期更新远端数据高速缓存的一个相关单元；数据高速缓存实现写回、写更新机制，减少了向外部总线写操作的频度。该结构具有可扩展性，只要把片内WISHBONE·总线的地址线的位数扩展(用于选择多个从接口)就可以把多个内核集成在该芯片上，协议无需变化。该种体系结构运行两个耦合度很低的程序，性能最好。

该方案利用WISHBONE总线，基于监听总线的写更新一致性协议，把两个IP核集成在一块芯片上，实现了单芯片多处理器结构的FPGA。该体系结构采用开放的片上总线标准，具有公用的主从接口规范，实现了IP核可移植性，具有设计可复用的优点。

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