TWI888236B

TWI888236B - 資料傳輸控制器和電子系統

Info

Publication number: TWI888236B
Application number: TW113128257A
Authority: TW
Inventors: 葉思蔚
Original assignee: 新唐科技股份有限公司
Priority date: 2024-07-30
Filing date: 2024-07-30
Publication date: 2025-06-21
Also published as: US20260037464A1; CN121434123A

Abstract

提供一種資料傳輸控制器，包括第一主控端、第二主控端、第一從屬端、第二從屬端、複數通道、直接記憶體存取(DMA)控制器、第一指令轉換器以及第二指令轉換器。上述通道被配置以耦接第一或第二主控端。上述DMA控制器被配置以接收複數第一指令，並將第一指令傳遞至對應不同資料流向的通道，以傳遞至第一或第二主控端。第一和第二指令轉換器分別被配置以連接至第一和第二從屬端，並分別被配置以透過上述通道連接至第二和第一主控端。其中第一和第二指令轉換器被配置以將複數原始指令轉換為DMA模式的複數第二指令。

Description

資料傳輸控制器和電子系統

本發明是關於資料傳輸控制器，特別是關於電子系統中的子系統之間具有橋接器功能和直接記憶體存取(direct memory access；DMA)功能的資料傳輸控制器。

在具有二或多個子系統的電子裝置(如：電腦)中，子系統之間會有彼此存取的互動，而由於子系統之間的速度可能不同，這時候便需要橋接器(bridge)來進行非同步處理。

然而，當一個子系統(如：第一子系統)需要存取另一個子系統(如：第二子系統)中的資料時，由於第一子系統和第二子系統的速度不同，第一子系統需要先經過橋接器才能對第二子系統進行存取，導致傳輸效能降低。因此，為了保證資料傳輸的效能，需要一個能夠解決上述問題的方案。

根據本揭露的一些實施例，提供一種資料傳輸控制器，包括第一主控端、第二主控端、第一從屬端、第二從屬端、複數通道、直接記憶體存取控制器、第一指令轉換器以及第二指令轉換器。上述通道被配置以耦接第一或第二主控端。上述DMA控制器被配置以接收複數第一指令，並將第一指令傳遞至對應不同資料流向的通道，以傳遞至第一或第二主控端。第一和第二指令轉換器分別被配置以連接至第一和第二從屬端，並分別被配置以透過上述通道連接至第二和第一主控端。其中第一和第二指令轉換器被配置以將複數原始指令轉換為直接記憶體存取模式的複數第二指令。

其中，上述通道被配置以根據不同資料流向來接收並傳遞上述第一指令、上述第二指令以及複數資料，且上述通道更包括一第一通道、一第二通道、一第三通道以及一第四通道。第一通道被配置以進行自第一主控端接收資料，並將資料傳遞至第一主控端的操作。第二通道被配置以進行自第二主控端接收資料，並將資料傳遞至第二主控端的操作。第三通道被配置以進行資料流向為自第一主控端至第二從屬端、自第一從屬端至第二主控端，或者自第一主控端至第二主控端的操作。第四通道被配置以進行資料流向為自第二主控端至第一從屬端、自第二從屬端至第一主控端，或者自第二主控端至第一主控端的操作。

根據本揭露的一些實施例，更提供一種電子系統，包括一第一子系統、一第二子系統以及上述資料傳輸控制器。其中上述第一子系統透過上述資料傳輸控制器進行以下操作：自上述第二子系統讀取資料或將資料寫入上述第二子系統、自上述第一子系統讀取資料並寫入至上述第二子系統，以及自上述第一子系統讀取資料並寫入至上述第一子系統。其中上述第二子系統透過上述資料傳輸控制器進行以下操作：自上述第一子系統讀取資料或將資料寫入上述第一子系統、自上述第二子系統讀取資料並寫入至上述第一子系統，以及自上述第二子系統讀取資料並寫入至上述第二子系統。

100:電子系統

110,120:子系統

112,122:中央處理單元(CPU)

114,124:記憶體

116,126:周圍電路

118,128:匯流排

200:資料傳輸控制器

202,206:主控端

204,208:從屬端

210:直接記憶體存取(DMA)控制器

215,225:指令轉換器

220,230,240,250:通道

C1',C2':原始指令

C1,C2:指令

D1,D2:資料

第1圖係為根據一些實施例所描述之電子系統的一範例之一示意圖。

第2圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器的一示意圖。

第3圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行跨子系統讀取操作的一示意圖。

第4圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行跨子系統寫入操作的一示意圖。

第5圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行DMA功能之跨子系統操作的一示意圖。

第6圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行DMA功能之另一跨子系統操作的一示意圖。

第7圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行DMA功能之子系統內部操作的一示意圖。

第8圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器進行DMA功能之另一子系統內部操作的一示意圖。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下概述一些實施例，以使得本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以更容易理解本發明實施例。然而，這些實施例只是範例，並非用於限制本發明實施例。可以理解的是，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以根據需求，調整以下描述的實施例，例如改變製程順序及/或包含比在此描述的更多或更少步驟，並且這些調整並未超出本發明實施例的範圍。

第1圖係為根據一些實施例所描述之電子系統100的一範例之一示意圖。電子系統100可為包括複數子系統的一晶片上系統(system on chip；SOC)或其他系統，其中如第1圖所示之範例為包括兩個子系統110和120的電子系統100。

子系統110包括一中央處理單元(central processing unit；CPU)112、一記憶體114、一周圍電路116以及一匯流排118，子系統120包括一CPU 122、一記憶體124、一周圍電路126以及一匯流排128。其中，CPU 112和122分別被配置以處理子系統110和120中的資料和指令，記憶體114和124分別被配置以儲存子系統110和120中的資料和指令，而周圍電路116和126分別被配置以進行子系統110和120中的其他操作(如：子系統110和120各自的功能)。如第1圖所示，CPU 112、記憶體114以及周圍電路116被配置以連接至匯流排118，而CPU 122、記憶體124以及周圍電路126被配置以連接至匯流排128。此外，匯流排118和128連接至一資料傳輸控制器200，使得子系統110和120透過資料傳輸控制器200進行跨子系統的資料傳輸。

第2圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200的一示意圖。資料傳輸控制器200包括連接至子系統110的一主控端202和一從屬端204，以及連接至子系統120的一主控端206和一從屬端208。資料傳輸控制器200更包括直接記憶體存取(direct memory access；DMA)控制器210和通道220、230、240以及250，其中DMA控制器210被配置以接收並執行有關DMA功能的指令和操作，通道220被配置以進行資料流向為一第一子系統的內部存取操作(如：子系統110的內部存取操作)，通道230被配置以進行資料流向為一第二子系統的內部存取操作(如：子系統120的內部存取操作)，通道240被配置以進行資料流向為第一子系統至第二子系統之操作，而通道250被配置以進行資料流向為第二子系統至第一子系統之操作。其中，主控端202和206、從屬端204和208、DMA控制器210以及通道220、230、240以及250的操作方式將在如下內容中參照第3至8圖進行說明。此外，資料傳輸控制器200更包括分別連接至從屬端204和208的指令轉換器215和225，分別用以將來自匯流排118和128之CPU 112和122的指令轉換為DMA指令。

第3圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行跨子系統讀取操作的一示意圖。在一實施例中，當第1圖之子系統110的CPU 112需要讀取子系統120之記憶體124的資料時，CPU 112會將一原始指令C1'(如：讀取操作指令)透過匯流排118傳送至資料傳輸控制器200的從屬端204，再透過指令轉換器215將原始指令C1'轉換為資料傳輸控制器200可讀取的一指令C1(如：具有DMA模式的指令C1)。接著，由於此處的指令C1代表子系統110自子系統120讀取資料，也即資料流向為由子系統120至子系統110，因此指令C1會被傳遞至通道250，再由通道250將指令C1傳遞至主控端206。主控端206接收到指令C1(此時代表需進行讀取操作)後，子系統120便會根據指令C1的內容進行讀取操作，再將所讀取的一資料D2透過匯流排128傳遞至主控端206。主控端206接收到資料D2後，會將資料D2傳遞至通道250，而通道250則透過指令轉換器215和從屬端204將資料D2輸出至子系統110，從而完成子系統110讀取子系統120中的資料之操作。

在一實施例中，當子系統120的CPU 122需要讀取子系統110之記憶體114的資料時，CPU 122會將一原始指令C2'(如：讀取操作指令)透過匯流排128傳送至資料傳輸控制器200的從屬端208，再透過指令轉換器225將原始指令C2'轉換為資料傳輸控制器200可讀取的一指令C2。接著，由於此處的指令C2代表子系統 120自子系統110讀取資料，也即資料流向為由子系統110至子系統120，因此指令C2會被傳遞至通道240，再由通道240將指令C2傳遞至主控端202。主控端202接收到指令C2(此時代表需進行讀取操作)後，子系統110便會根據指令C2的內容進行讀取操作，再將所讀取的一資料D1透過匯流排118傳遞至主控端202。主控端202接收到資料D1後，會將資料D1傳遞至通道240，而通道240則透過指令轉換器225和從屬端208將資料D1輸出至子系統120，從而完成子系統120讀取子系統110中的資料之操作。

第4圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行跨子系統寫入操作的一示意圖。在一實施例中，當子系統110的CPU 112要將資料寫入子系統120的記憶體124時，CPU 112會將原始指令C1'(如：寫入操作指令)和資料D1透過匯流排118傳遞至從屬端204，其中原始指令C1'會透過指令轉換器215轉換為資料傳輸控制器200可讀取的指令C1。由於此時的操作為由子系統110寫入子系統120，也即資料流向為由子系統110至子系統120，因此指令轉換器215會將指令C1和資料D1傳遞至通道240，再由通道240將指令C1和資料D1傳遞至主控端206並輸出至子系統120，以完成將資料D1寫入子系統120的記憶體124之操作。

在一實施例中，當子系統120的CPU 122要將資料寫入子系統110的記憶體114時，CPU 122會將原始指令C2'(如：寫入操作指令)和資料D2透過匯流排128傳遞至從屬端208，其中原始指令C2'會透過指令轉換器225轉換為資料傳輸控制器200可讀取的指令C2。由於此時的操作為由子系統120寫入子系統110，也即資料流向為由子系統120至子系統110，因此指令轉換器225會將指令C2和資料D2傳遞至通道250，再由通道250將指令C2和資料D2傳遞至主控端202並輸出至子系統110，以完成將資料D2寫入子系統110的記憶體114之寫入操作。

其中，應當注意，當指令轉換器215將指令C1和資料D1傳遞至通道240，或者當指令轉換器225將指令C2和資料D2傳遞至通道250時，資料傳輸控制器200便會判定寫入操作已經完成，因此從屬端204和指令轉換器215，或者從屬端208和指令轉換器225便會繼續進行後續所接收(或原先被中斷)的指令和資料傳輸，使得資料傳輸控制器200的效能更佳。此外，在上述實施例中，由指令轉換器215或225輸出的指令C1或C2為對應於本揭露之「第二指令」的範例。

第5圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行DMA功能之跨子系統操作的一示意圖。在一實施例中，當子系統110的CPU 112要讀取記憶體114之資料並寫入子系統120時，CPU 112會將指令C1傳遞至DMA控制器210。由於此時的指令C1代表自子系統110讀取資料後寫入子系統120，也即資料流向為子系統110至子系統120，因此指令C1會被DMA控制器210傳遞至通道240，再透過通道240傳遞至主控端202以自子系統110讀取資料。當主控端202接收到所讀取的資料D1時，主控端202會將資料D1傳遞至通道240，再透過通道240傳遞至主控端206並輸出至子系統120，以完成將子系統110之資料D1寫入子系統120的操作。

第6圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行DMA功能之另一跨子系統操作的一示意圖。在一實施例中，當子系統120的CPU 122要讀取記憶體124之資料並寫入子系統110時，CPU 122會將指令C2傳遞至DMA控制器210。由於此時的指令C2代表自子系統120讀取資料後寫入子系統110，也即資料流向為子系統120至子系統110，因此指令C2會被DMA控制器210傳遞至通道250，再透過通道250傳遞至主控端206以自子系統120讀取資料。當主控端206接收到所讀取的資料D2時，主控端206會將資料D2傳遞至通道250，再透過通道250傳遞至主控端202並輸出至子系統110，以完成將子系統120之資料D2寫入子系統110的操作。

類似於第4圖所描述的跨子系統寫入操作，第5圖所描述的自子系統110讀取資料後寫入子系統120的操作在主控端202將資料D1傳遞至通道240後，或者第6圖所描述的自子系統120讀取資料後寫入子系統110的操作在主控端206將資料D2傳遞至通道250後，資料傳輸控制器200便會判定寫入操作已經完成，因此主控端202或206便會繼續進行後續所接收(或原先被中斷)的指令和資料傳輸，使得資料傳輸控制器200的效能更佳。此外，在上述實施例中，由DMA控制器所接收的指令C1或C2為對應於本揭露之「第一指令」的範例。

第7圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行DMA功能之子系統內部操作的一示意圖。在一實施例中，當子系統110的CPU 112要讀取子系統110的資料並寫入至子系統110時，CPU 112會將指令C1傳遞至DMA控制器210。由於此時的指令C1代表自子系統110讀取資料並寫入子系統110，也即資料流向為子系統110至子系統110，因此指令C1會被DMA控制器210傳遞至通道220，再透過通道220將指令C1傳遞至主控端202，以使子系統110進行資料的讀取操作。當主控端202接收到所讀取的資料D1，便會將資料D1傳遞至通道220，再由通道220將資料D1傳遞至主控端202並輸出至子系統110，以對子系統110進行資料D1的寫入操作。

第8圖係為根據一些實施例所描述之資料傳輸控制器200進行DMA功能之另一子系統內部操作的一示意圖。在一實施例中，當子系統120的CPU 122要讀取子系統120的資料並寫入至子系統120時，CPU 122會將指令C2傳遞至DMA控制器210。由於此時的指令C2代表自子系統120讀取資料並寫入子系統120，也即資料流向為子系統120至子系統120，因此指令C2會被DMA控制器210傳遞至通道230，再透過通道230將指令C2傳遞至主控端206，以使子系統120進行資料的讀取操作。當主控端206接收到所讀取的資料D2，便會將資料D2傳遞至通道230，再由通道230將資料D2傳遞至主控端206並輸出至子系統120，以對子系統120進行資料D2的寫入操作。

應當注意，雖然在本揭露中，第3至8圖所展示的實施例被分開地進行描述，但上述實施例亦可以組合的方式進行操作。具體來說，由於通道220、230、240以及250分別進行不同資料流向之資料傳輸，因此第3至8圖所展示的複數實施例中之一或多者可同時進行。舉例來說，第3圖所示的子系統110讀取子系統120之資料D2的操作和第7圖所示的子系統110之內部操作中，子系統110可將原始指令C1'傳遞至從屬端204以開始讀取子系統120中之資料D2的讀取操作。與此同時，子系統110亦可將指令C1傳遞至從屬端208，以進行讀取子系統110中之資料D1並將資料D1寫入至子系統110的操作。類似地，第3圖所示的子系統120讀取子系統110之資料D1的操作和第8圖所示的子系統120之內部操作可同時進行，第4圖所示的子系統110將資料D1寫入至子系統120的操作和第7圖所示的子系統110之內部操作可同時進行，而第4圖所示的子系統120將資料D2寫入至子系統110的操作和第8圖所示的子系統120之內部操作亦可同時進行，但本揭露不限於此。

本揭露提供了一種整合橋接器功能和DMA功能的資料傳輸控制器，以及可利用上述資料傳輸控制器的一種電子系統。上述電子系統包括二或多個子系統，子系統之間可透過共同接接至上述資料傳輸控制器的方式來進行子系統之間的跨系統資料傳輸，以及每個子系統的內部資料傳輸。當上述資料傳輸控制器執行橋接器功能時，會將來自子系統之CPU的指令傳遞至對應於資料流向的通道，並且當所需的資料已經準備好(如：準備好進行傳輸)，上述資料傳輸控制器會將上述資料傳遞至對應於資料流向的通道再傳遞至子系統，以完成讀取操作或寫入操作。

當上述資料傳輸控制器執行DMA功能時，會透過DMA控制器接收來自子系統之CPU的指令，並將指令傳遞至對應於資料流向的通道，再藉由對應的通道將指令傳遞至子系統中以進行資料讀取。所讀取的資料會被回傳至對應於資料流向的通道，最後傳遞至子系統中以完成讀取操作和寫入操作。

藉由上述配置和操作，本揭露所提供的資料傳輸控制器可兼顧橋接器功能和DMA功能。透過根據資料流向進行通道配置，本揭露所提供的資料傳輸控制器不僅能夠進行每個子系統內部的資料傳輸，更能夠進行跨系統的資料傳輸，達到資料存取的最佳效能。