專利名稱：具有大容量存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)流處理板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)流處理，特別涉及具有大容量存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)流處理板。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，具有大容量存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)流處理板包括大容量存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流；可重新配置的輸入輸出接口；數(shù)據(jù)訪問控制單元，用于記錄信息、控制輸入和輸出緩沖器、控制數(shù)據(jù)的傳輸；中央處理器，用于處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流；雙數(shù)據(jù)總線，分別用作數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
本發(fā)明強(qiáng)化了數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)性能，能夠快速完成數(shù)據(jù)流的接收、處理和發(fā)送。輸入輸出接口可根據(jù)需要靈活進(jìn)行配置，能和其余處理模塊完全獨(dú)立操作。采用雙數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成多個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)體，數(shù)據(jù)的輸入輸出可以同時(shí)進(jìn)行。從輸入緩沖器中讀出的數(shù)據(jù)將直接存儲(chǔ)到大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)將直接發(fā)送到輸出緩沖器中，這種訪問命令既可以由中央處理器發(fā)出，也可以是由內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問控制單元發(fā)出。
如圖2所示，數(shù)據(jù)訪問控制單元是本設(shè)備重要的組成部分，它具有如下功能1.記錄本設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息該單元內(nèi)有一組寄存器，用來記錄輸入、輸出緩沖器的工作狀態(tài)，通過配置，這些狀態(tài)信號(hào)可以向中央處理器產(chǎn)生一些中斷。另外，中央處理器也可以對(duì)這些狀態(tài)信息進(jìn)行查詢，以確定下一步的操作。
2.對(duì)輸入輸出緩沖器的訪問控制本設(shè)備中有兩種不同的工作模式，不同的工作模式對(duì)輸入輸出緩沖器的控制是不同的，我們?cè)O(shè)計(jì)了專用的模塊，使得緩沖器既可以單獨(dú)由中央處理器控制，又可以和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器同時(shí)工作。
3.設(shè)置了一些內(nèi)部寄存器，用以控制和調(diào)整設(shè)備的工作模式，并處理和前后級(jí)的數(shù)據(jù)通信。
4.控制設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸，即對(duì)輸入輸出總線進(jìn)行仲裁。
5.對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制，數(shù)據(jù)訪問控制單元可以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器直接進(jìn)行訪問操作，每個(gè)存儲(chǔ)體均有獨(dú)立的讀寫控制模塊。
輸入數(shù)據(jù)接口模塊如圖3所示。這里使用了高速FIFO做為輸入數(shù)據(jù)緩沖器，由上一級(jí)處理模塊來控制該緩沖器的寫操作，本設(shè)備從中讀取輸入數(shù)據(jù)。圖3還使用了專門的時(shí)鐘芯片，使得輸入緩沖器和輸入控制模塊能和上一級(jí)處理模塊同步。
由于本設(shè)備的輸入控制邏輯采用超高速可編程器件實(shí)現(xiàn)，從而使得設(shè)備接口的硬件配置非常靈活?？梢岳肊DA工具方便地完成硬件的重新定義和邏輯功能的修改，以滿足不同系統(tǒng)對(duì)接口的需求。該模塊設(shè)計(jì)并預(yù)留了一些控制信號(hào)，便于本設(shè)備和其他處理模塊完成數(shù)據(jù)的傳送工作。
輸出數(shù)據(jù)接口模塊如圖4所示。和輸入接口類似，使用高速FIFO做為輸出數(shù)據(jù)緩沖器，本設(shè)備向輸出緩沖器寫入處理后的數(shù)據(jù)，并由下一級(jí)處理模塊來讀取。該模塊使用了專門的時(shí)鐘芯片，使得輸出緩沖器和輸出控制模塊能和下一級(jí)處理模塊同步。
本設(shè)備的輸出控制邏輯采用超高速可編程器件實(shí)現(xiàn)，可以方便地根據(jù)需要重新定義輸出接口規(guī)范。同時(shí)，該模塊也設(shè)計(jì)并預(yù)留了一些控制信號(hào)，便于本設(shè)備和其它處理模塊完成數(shù)據(jù)的傳送工作。
輸入接口和輸出接口的數(shù)據(jù)總線寬度均為32位，采用80針扁平電纜和其他設(shè)備連接，接口時(shí)鐘可以達(dá)到50MHz，提供高達(dá)200MB/s的傳輸數(shù)據(jù)率。
為了滿足數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)應(yīng)用的要求，本設(shè)備實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的數(shù)據(jù)傳輸方法。數(shù)據(jù)流可以從輸入緩沖器讀入到中央處理器中，也可以直接讀到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；同樣，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以讀到中央處理器中進(jìn)行處理，也可以直接送到輸出緩沖器中。這便于針對(duì)不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行不同的處理方式。輸入緩沖器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、輸出緩沖器和中央處理器之間有獨(dú)特的總線連接和數(shù)據(jù)傳輸方法。如圖5所示，本設(shè)備采用雙總線結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線分為輸入總線和輸出總線，數(shù)據(jù)輸入和輸出可以并行進(jìn)行。圖5的結(jié)構(gòu)還表明，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成多個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)體，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)流的性質(zhì)可以選擇不同的傳輸路徑如果需要進(jìn)行運(yùn)算，可以直接送到中央處理器中，計(jì)算后再送到輸出緩沖器；只需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存和重排的，可以直接送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，經(jīng)過地址變換后再寫到輸出緩沖器中；一些特殊的數(shù)據(jù)可以直接送到輸出緩沖器中。
從中央處理器的角度來看，對(duì)數(shù)據(jù)的訪問有二種工作模式一種是普通讀寫模式，即通過向存儲(chǔ)器發(fā)送地址和命令，直接對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問；另一種是直接轉(zhuǎn)存模式，中央處理器通過向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送地址和讀寫控制命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在輸入緩沖器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輸出緩沖器之間的傳輸。普通讀寫模式是由中央處理器執(zhí)行讀寫操作，緩沖器和存儲(chǔ)器直接與中央處理器相連，輸入緩沖器和輸出緩沖器分別映射到中央處理器的不同存儲(chǔ)單元中，對(duì)該單元的地址進(jìn)行譯碼就可以讀寫這兩個(gè)存儲(chǔ)器。普通讀寫方式可以實(shí)現(xiàn)中央處理器和輸入接口、輸出接口之間的快速數(shù)據(jù)傳輸，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算。直接轉(zhuǎn)存模式是數(shù)據(jù)流和中央處理器相隔離，中央處理器在向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送讀寫命令時(shí)，還要根據(jù)該命令向相應(yīng)的緩沖器發(fā)送訪問命令(讀輸入緩沖器時(shí)寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)寫輸出緩沖器)。另外，中央處理器可以向數(shù)據(jù)訪問控制單元發(fā)送命令，由它來完成數(shù)據(jù)的訪問操作，在大數(shù)據(jù)量傳輸中，能大大加快傳輸速度。直接轉(zhuǎn)存模式實(shí)現(xiàn)了從輸入緩沖器到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器到輸出緩沖器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，在以數(shù)據(jù)幀為單位的多維數(shù)據(jù)處理中，它能實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、重組和發(fā)送。
權(quán)利要求
1.一種具有大容量存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)流處理板，其特征在于包括大容量存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流；可重新配置的輸入輸出接口；數(shù)據(jù)訪問控制單元，用于記錄信息、控制輸入和輸出緩沖器、控制數(shù)據(jù)的傳輸；中央處理器，用于處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流；雙數(shù)據(jù)總線，分別用作數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
2.按權(quán)利要求1所述的處理板，其特征在于在所述的雙總線上接有多個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)體。
3.按權(quán)利要求1所述的處理板，其特征在于所述的中央處理器工作模式是普通讀寫模式，所述的普通讀寫模式是中央處理器通過向存儲(chǔ)器發(fā)送地址和命令，直接對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問。
4.按權(quán)利要求1所述的處理板，其特征在于所述的中央處理器工作模式是直接轉(zhuǎn)存模式，所述的直接轉(zhuǎn)存模式是中央處理器或數(shù)據(jù)訪問控制單元通過向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送地址和讀寫控制命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在輸入緩沖器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輸出緩沖器之間的傳輸。
5.按權(quán)利要求1所述的處理板，其特征在于所述的可重新配置的輸入輸出接口采用超高速可編程器件。
6.按權(quán)利要求1所述的處理板，其特征在于數(shù)據(jù)的接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)發(fā)送單元之間用緩沖器加以隔離。
全文摘要
一種具有大容量存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)流處理板，包括大容量存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流；可重新配置的輸入輸出接口；數(shù)據(jù)訪問控制單元，用于記錄信息、控制輸入和輸出緩沖器、控制數(shù)據(jù)的傳輸；中央處理器，用于處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流；雙數(shù)據(jù)總線，分別用作數(shù)據(jù)的輸入和輸出。本發(fā)明的輸入輸出接口可根據(jù)需要靈活進(jìn)行配置，能和其余處理模塊完全獨(dú)立操作。采用雙數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成多個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)體，數(shù)據(jù)的輸入輸出可以同時(shí)進(jìn)行。從輸入緩沖器中讀出的數(shù)據(jù)可直接存儲(chǔ)到大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)可直接發(fā)送到輸出緩沖器中，這種訪問命令既可以由中央處理器發(fā)出，也可以是由內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問控制單元發(fā)出。
文檔編號(hào)G06F13/14GK1428708SQ0113169
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者謝應(yīng)科, 宋建平, 任鋼, 韓承德, 王貞松 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所