計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于可編程器件的應(yīng)用技術(shù)，具體地，涉及計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算設(shè)備的集成度越來越高，性能及功能越來越強(qiáng)大，其復(fù)雜度也不斷提高。
[0003]計(jì)算設(shè)備不僅包括計(jì)算機(jī)中使用的通用處理器，還包括將處理器與外圍電子系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片中的片上系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱為SOC)。片上系統(tǒng)是客戶定制的或面向特定用途的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，雖然這樣可以降低制造成本，但卻存在著欠缺特定功能和擴(kuò)展性差的問題。在SOC的硬件資源不能滿足需求時(shí)，可以采用附加的可編程器件(例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，BPFPGA，或者復(fù)雜可編程邏輯器件，即CPLD)等添加計(jì)算單元資源，以彌補(bǔ)產(chǎn)品計(jì)算能力方面或功能性方面的不足。
[0004]圖1示出現(xiàn)有的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的示意性框圖。該計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)包括主計(jì)算單元100、擴(kuò)展計(jì)算單元200和存儲(chǔ)器300。主計(jì)算單元100可以是片上系統(tǒng)(SOC)或通用處理器，包括第一主功能模塊110、存儲(chǔ)器控制器120和第一互連接口控制器130。擴(kuò)展計(jì)算單元200可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)，包括第二主功能模塊210和第二互連接口控制器220。
[0005]主計(jì)算單元100的存儲(chǔ)器控制器120提供存儲(chǔ)器接口(例如SDRAM接口)，使得主計(jì)算單元100可以經(jīng)由內(nèi)存總線訪問存儲(chǔ)器300。主計(jì)算單元100與擴(kuò)展計(jì)算單元200之間采用專用的板級(jí)通信技術(shù)連接。相應(yīng)地，第一互連接口控制器130和第二互連接口控制器220分別提供并行接口(例如，HPI)，或者分別提供串行接口(例如，SPI)。
[0006]然而，主計(jì)算單元100與擴(kuò)展計(jì)算單元200之間的板級(jí)通信總線采用附加的專用接口，不僅導(dǎo)致主計(jì)算單元100需要提供附加的第一互連接口控制器130，而且導(dǎo)致印刷電路板(PCB)的附加布線資源需求。
[0007]此外，主計(jì)算單元100與擴(kuò)展計(jì)算單元200之間的通信帶寬依賴于第一互連接口控制器130。如果主計(jì)算單元100提供的額外接口是HPI類的并行接口，雖可以提供較大的帶寬，但是很大程度上增加了 PCB的布線負(fù)擔(dān)。如果主計(jì)算單元100提供的額外接口是SPI類的串行接口，則會(huì)造成通信帶寬能力不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以節(jié)省主計(jì)算單元接口資源和減少附加布線需求的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)，包括主計(jì)算單元、擴(kuò)展計(jì)算單元和存儲(chǔ)器，其中主計(jì)算單元包括第一主功能模塊和第一互連接口控制器，擴(kuò)展計(jì)算單元包括第二主功能模塊和第二互連接口控制器，第一互連接口控制器和第二互連接口控制器分別提供用于互連的內(nèi)存接口，使得主計(jì)算單元經(jīng)由第一內(nèi)存總線連接至擴(kuò)展計(jì)算單元，第一互連接口控制器復(fù)用為存儲(chǔ)器控制器。
[0010]優(yōu)選地，主計(jì)算單元的第一互連接口控制器經(jīng)由第一內(nèi)存總線與存儲(chǔ)器相連接。
[0011]優(yōu)選地，采用廣播方式從主計(jì)算單元向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器提供地址信號(hào)和控制信號(hào)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式從主計(jì)算單元分別向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器提供片選信號(hào)，以及采用雙向總線并行方式在主計(jì)算單元和擴(kuò)展計(jì)算單元之間以及主計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)。
[0012]優(yōu)選地，在從主計(jì)算單元向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器傳送數(shù)據(jù)時(shí)，來自主計(jì)算單元的片選信號(hào)使能擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)。
[0013]優(yōu)選地，在從擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器向主計(jì)算單元傳送數(shù)據(jù)時(shí)，來自主計(jì)算單元的片選信號(hào)使能擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)。
[0014]優(yōu)選地，第二互連接口控制器提供用于連接存儲(chǔ)器的內(nèi)存接口，使得主計(jì)算單元經(jīng)由第二內(nèi)存總線訪問外部存儲(chǔ)器。
[0015]優(yōu)選地，主計(jì)算單元的第一互連接口控制器經(jīng)由第一內(nèi)存總線與擴(kuò)展計(jì)算單元的第二互連接口控制器相連接，以及主計(jì)算單元的第一互連接口控制器經(jīng)由第一內(nèi)存總線和第二內(nèi)存總線與存儲(chǔ)器相連接。
[0016]優(yōu)選地，采用廣播方式從主計(jì)算單元向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器提供地址信號(hào)和控制信號(hào)，采用串行連接方式從主計(jì)算單元依次向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器提供片選信號(hào)，以及采用雙向總線串行方式在主計(jì)算單元、擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)。
[0017]優(yōu)選地，在從主計(jì)算單元向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，來自主計(jì)算單元的片選信號(hào)使能擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)。
[0018]優(yōu)選地，在從主計(jì)算單元向擴(kuò)展計(jì)算單元和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，擴(kuò)展計(jì)算單元的第二互連接口控制器選擇性地將數(shù)據(jù)從主計(jì)算單元傳送至擴(kuò)展計(jì)算單元的第二主功能模塊和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)。
[0019]優(yōu)選地，在從外部存儲(chǔ)器和擴(kuò)展計(jì)算單元中的一個(gè)向主計(jì)算單元傳送數(shù)據(jù)時(shí)，來自主計(jì)算單元的片選信號(hào)使能外部存儲(chǔ)器和擴(kuò)展計(jì)算單元中的一個(gè)。
[0020]優(yōu)選地，在從外部存儲(chǔ)器和擴(kuò)展計(jì)算單元中的一個(gè)向主計(jì)算單元傳送數(shù)據(jù)時(shí)，擴(kuò)展計(jì)算單元的第二互連接口控制器選擇性地將數(shù)據(jù)從擴(kuò)展計(jì)算單元的第二主功能模塊和外部存儲(chǔ)器中的一個(gè)傳送至主計(jì)算單元。
[0021]優(yōu)選地，所述擴(kuò)展計(jì)算單元的第二主功能模塊經(jīng)由擴(kuò)展計(jì)算單元的第二互連接口控制器訪問外部存儲(chǔ)器以獲取數(shù)據(jù)。
[0022]優(yōu)選地，第一互連接口控制器為標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器控制器，以及第二互連接口控制器為提供內(nèi)存總線路由功能的設(shè)備擴(kuò)展裝置。
[0023]優(yōu)選地，所述設(shè)備擴(kuò)展裝置包括第一至第三端口，第一端口提供第一內(nèi)存接口，用于與第一互連接口控制器相連接，第二端口提供第二內(nèi)存接口，用于與外部存儲(chǔ)器相連接，第三端口提供內(nèi)部擴(kuò)展接口，用于與第二主功能模塊相連接。
[0024]優(yōu)選地，所述設(shè)備擴(kuò)展裝置根據(jù)內(nèi)存總線信號(hào)產(chǎn)生選擇信號(hào)，使得第一至第三端口中的任一個(gè)端口與第一至第三端口中的其余兩個(gè)端口中的一個(gè)端口相連，從而提供內(nèi)存總線的路由功能，所述內(nèi)存總線信號(hào)包括數(shù)據(jù)信號(hào)以及地址和控制信號(hào)。
[0025]優(yōu)選地，所述第一內(nèi)存總線為SDRAM總線。
[0026]優(yōu)選地，所述第二內(nèi)存總線為SDRAM總線。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備系統(tǒng)，通過將第一互連接口控制器復(fù)用為存儲(chǔ)器控制器，可以節(jié)省主計(jì)算單元的接口資源和簡(jiǎn)化PCB布線。
【附圖說明】
[0028]通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0029]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的示意性框圖；
[0030]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意性框圖；
[0031]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意性框圖；
[0032]圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)中的內(nèi)存總線信號(hào)的示意圖；
[0033]圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)中使用的第二互連接口控制器第一實(shí)施例的示意性框圖。
[0034]圖6示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)中使用的第二互連接口控制器第二實(shí)施例的示意性框圖；以及
[0035]圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的擴(kuò)展方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的各種實(shí)施例。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。
[0037]本實(shí)用新型可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0038]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意性框圖。該計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)包括主計(jì)算單元100、擴(kuò)展計(jì)算單元200和存儲(chǔ)器300。主計(jì)算單元100可以是片上系統(tǒng)(SOC)或通用處理器，包括第一主功能模塊110和第一互連接口控制器150。擴(kuò)展計(jì)算單元200可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)，包括第二主功能模塊210和第二互連接口控制器230。
[0039]在優(yōu)選的實(shí)施例中，擴(kuò)展計(jì)算單元200是FPGA實(shí)現(xiàn)的各種邏輯功能單元。由于FPGA本身的可配置性，擴(kuò)展計(jì)算單元200的功能可以靈活配置，以滿足不同的應(yīng)用需求，例如可以實(shí)現(xiàn)各種可能的并行計(jì)算、事務(wù)處理或?qū)崿F(xiàn)各種外圍設(shè)備接口。擴(kuò)展計(jì)算單元200的可配置性使得計(jì)算設(shè)備擴(kuò)展