CN107562659A - 一种数据搬移装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据搬移装置，包括：直接内存存取DMA管理单元，用于向DMA单元发送数据搬移指令；DMA单元，用于执行数据搬移指令。本发明还公开了一种数据搬移方法，包括直接内存存取DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，并由DMA单元执行数据搬移指令。与现有技术相比，本发明的数据搬移装置及方法使DMA的数据搬移过程脱离CPU的控制，让处理器资源得以释放。

Description

一种数据搬移装置及方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种数据搬移装置及方法。

背景技术

传统芯片内部数据搬移主要有两种方式，CPU搬移和DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)搬移。CPU搬移有使用方便，通用性好等优点，但最大的问题是浪费宝贵的处理器资源。DMA搬移的好处是，CPU对DMA完成初始配置后，后续数据搬移过程由DMA接管，CPU得到部分解放，可以并行做其它事情，***性能得到一定提升。

但是，DMA搬移仍然存在一个问题，就是每次搬移前必须由专门的信号启动搬移，所以CPU还是需要停下工作以触发DMA进行数据搬移，这样仍然会浪费处理器的资源。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种数据搬移装置，旨在使DMA的数据搬移过程脱离CPU的控制，而通过DMA管理单元纯硬件控制，让处理器资源得以释放。

为实现上述目的，本发明提出了一种数据搬移装置，包括：

直接内存存取DMA管理单元，用于向DMA单元发送数据搬移指令；

所述DMA单元，用于执行所述数据搬移指令。

优选的，所述DMA管理单元包括：

缓存管理模块，用于监控处理器往物理内存写数据的过程，并向队列管理模块发送缓存状态指示。

所述队列管理模块，根据所述DMA单元当前状态分配搬移任务；

优选的，所述缓存管理模块包括：

处理器监听子模块，用于监听处理器往所述物理内存写数据的进度；

阀值对比子模块，用于判断所述物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值；

状态指示发送子模块，用于向所述队列管理模块发送所述缓存状态指示。

优选的，所述队列管理模块包括：

状态指示接收子模块，用于接收从所述状态指示发送子模块处发送的所述缓存状态指示；

描述符取出子模块，用于取出所述队列管理模块中已初始化的任务描述符；

任务发送子模块，用于向所述DMA单元发送所述数据搬移的指令。

优选的，所述队列管理模块还包括：

任务拆分子模块，用于将需要搬移的数据量进行拆分；

仲裁子模块，根据所述队列管理模块的队列优先级，决定数据搬移的先后顺序。

本发明还提供了一种数据搬移方法，包括：直接内存存取DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，并由所述DMA单元执行所述数据搬移指令。

优选的，所述DMA管理单元发送所述数据搬移指令至所述DMA单元前，还包括：初始化所述DMA管理单元。

优选的，所述初始化所述DMA管理单元包括：

向所述DMA管理单元的队列管理模块分配物理内存；

设置所述DMA管理单元的缓存管理模块的阀值；

设置所述队列管理模块的队列优先级；

初始化所述队列管理模块的任务描述符；

将所述任务描述符写入所述队列管理模块中。

优选的，所述DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，包括：

监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示；

接收缓存状态指示，并根据所述DMA单元当前状态分配搬移的任务。

优选的，所述监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示，包括：

监听处理器往所述物理内存写数据的进度；

判断所述物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值；

若达到阀值，则发送缓存状态指示；若未达到阀值，则继续监听处理器往所述物理内存写数据的进度。

优选的，所述接收缓存状态指示，并根据所述DMA单元当前状态分配搬移的任务，包括：

接收所述缓存状态指示；

取出所述任务描述符；

拆分需要搬移的数据量；

根据所述队列优先级，决定数据搬移的先后顺序；

向所述DMA单元发送数据搬移的指令。

本发明的技术方案具有以下的有益效果：

本发明中的数据搬移装置完全由硬件组成，而本发明数据搬移方法的过程完全由硬件控制。因而，单位时间内处理器能执行更多的指令，处理器任务得到分流，对于无线基站设备来说，具备接入更多用户的可能。同时，本发明完全采用硬件控制数据搬移的过程，可以减小因软件控制数据搬移而产生的出错情况。与软件控制相比较，新增加的硬件成本更低，且程序占用的空间更少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中数据搬移装置的一种可选的结构示意图；

图2为本发明一实施例中DMA管理单元的一种可选的结构示意图；

图3为本发明一实施例中缓存管理模块的一种可选的结构示意图；

图4为本发明一实施例中队列管理模块的一种可选的结构示意图；

图5为本发明一实施例中队列管理模块的另一种可选的结构示意图；

图6为本发明一实施例中数据搬移方法的一种可选的流程图；

图7为图6的一种可选的进一步细化的流程图；

图8为图6的另一种可选的进一步细化的流程图；

图9为本发明数据搬移装置及方法一实施例的应用场景；

图10为本发明数据搬移装置一实施例在图6应用场景下的结构图；

图11为本发明数据搬移方法一实施例在图6应用场景下的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例的数据搬移装置的具体结构可参照图1-5。

如图1，本实施例的数据搬移装置包括：DMA管理单元101和DMA单元102。DMA管理单元101用于向DMA单元102发送数据搬移指令，DMA单元102用于执行数据搬移指令。

如图2，本实施例的DMA管理单元101包括：缓存管理模103和队列管理模块104。缓存管理模103用于监控处理器往物理内存写数据的过程，并向队列管理模块104发送缓存状态指示，队列管理模块104根据DMA单元102当前状态分配搬移任务。

如图3，本实施例的缓存管理模块103包括：处理器监听子模块105、阀值对比子模块106、和状态指示发送子模块107。处理器监听子模块105用于监听处理器往物理内存写数据的进度，阀值对比子模块106用于判断物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值，状态指示发送子模块107用于向队列管理模块104发送缓存状态指示。

如图4，本实施例的队列管理模块在一种情况下包括：状态指示接收子模块108、描述符取出子模块109、和任务发送子模块1010。状态指示接收子模块108用于接收从状态指示发送子模块107处发送的缓存状态指示，描述符取出子模块109用于取出队列管理模块104中已初始化的任务描述符，任务发送子模块1010用于向DMA单元102发送数据搬移的指令。

如图5，本实施例的队列管理模块在另一种情况下包括：状态指示接收子模块108、描述符取出子模块109、任务发送子模块1010、任务拆分子模块1011、仲裁子模块1012。状态指示接收子模块108用于接收从状态指示发送 子模块107处发送的缓存状态指示，描述符取出子模块109用于取出队列管理模块104中已初始化的任务描述符，任务发送子模块1010用于向DMA单元102发送数据搬移的指令，任务拆分子模块1011用于将需要搬移的数据量进行拆分，仲裁子模块1012根据队列管理模块104的队列优先级，决定数据搬移的先后顺序。

本发明一实施例的数据搬移方法的具体流程如图6-8所示。

如图6，本实施例的数据搬移方法，包括：

步骤201：初始化直接内存存取DMA管理单元；

步骤202：DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元；

步骤203：DMA单元执行数据搬移指令。

其中，初始化DMA管理单元包括：向DMA管理单元的队列管理模块分配物理内存；设置DMA管理单元的缓存管理模块的阀值；设置队列管理模块的队列优先级；初始化队列管理模块的任务描述符；将任务描述符写入队列管理模块中。

如图7，本实施例中DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，包括：

步骤301：监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示；

步骤302：接收缓存状态指示，并根据DMA单元当前状态分配搬移的任务。

如图8，本实施例中监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示包括：

步骤401：监听处理器往物理内存写数据的进度；

步骤402：判断物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值；

步骤403：若达到阀值，则发送缓存状态指示；若未达到阀值，则继续监听处理器往物理内存写数据的进度。

如图8，本实施例中接收缓存状态指示，并根据DMA单元当前状态分配搬移的任务包括：

步骤404：接收缓存状态指示；

步骤405：取出已初始化的任务描述符；

步骤406：拆分需要搬移的数据量；

步骤407：根据队列优先级，决定数据搬移的先后顺序；

步骤408：向DMA单元发送数据搬移的指令。

本发明数据搬移装置及方法一实施例的应用场景如图9所示，其表示出了本实施例中，DMA数据搬移在LTE下行物理层所处的位置。

LTE下行物理层在完成编码、速率匹配501，调制502，以及频域到时域的变换(FFT变换)503后会形成OFDM(正交频分复用)符号。其中，编码、速率匹，501由硬件处理，调制502和FFT变换503由软件处理。为了提高处理速度，变换前后的数据都提前放在一级缓存数据存储器(L1D)，CPU软件边处理数据边写L1D，通过DMA搬移504把OFDM符号从L1D搬移到二级缓存数据存储器(L2D)，最后由天线处理505发往射频506。其中，DMA搬移504、天线处理505、以及射频506均使用硬件处理。DMA搬移504是用DMA管理单元按照预先配置启动DMA单元，完成数据的搬移功能。

LTE物理层处理以符号为时间单位，一个符号长度为1/14ms。传统DMA搬移机制，1ms内软件要启动DMA 14次。采用本发明后无需软件启动DMA单元，而是由DMA管理单元启动DMA单元，很好的省去了1ms内14次软件启动过程。

本发明数据搬移装置在图9应用场景下的结构图如图10所示，其表示出了本实施例中，数据搬移装置的结构。

本实施例的数据搬移装置包括：DMA单元102，用于将包括OFDM符号在内的数据从L1D搬移到L2D；DMA管理单元101，用于向DMA单元102发送数据搬移指令。

DMA管理单元101包括以下两个模块，分别为：缓存管理模块103，用于监控处理器往L1D写数据的过程；队列管理模块104，用于在接收缓存管理模块发送的缓存状态指示后，根据DMA单元102当前状态分配搬移包括OFDM符号在内的数据的任务。

缓存管理模块103包括以下三个子模块，分别为：处理器监听子模块105，用于监听处理器往L1D写数据的进度；阀值对比子模块106，用于判断L1D中包括OFDM符号在内的数据是否达到搬移的阀值；状态指示发送子模块107，用于向队列管理模块104发送缓存状态指示。

队列管理模块104包括以下五个子模块，分别为：状态指示接收子模块 108，用于接收从状态指示发送子模块107处发送的缓存状态指示；描述符取出子模块109，用于取出队列管理模块104中已初始化的任务描述符；任务拆分子模块1011，用于将需要搬移的数据量进行拆分；仲裁子模块1012，用于根据队列管理模块104的队列优先级，决定数据搬移的先后顺序；任务发送子模块1010，用于向DMA单元102发送数据搬移的指令。

本发明数据搬移方法在图9应用场景下的流程图如图11所示，其表示出了在图9的场景中，本实施例数据搬移方法的具体流程，同时，结合图10可使流程更加清晰。

本实施例中的数据搬移具体流程分为以下几步：

步骤601：DMA管理单元101初始化。

DMA管理单元101初始化是通过CPU进行初始化的，且只要初始化一次即可。在CPU进行一次初始化后，DMA单元102后续的搬移操作完全依靠硬件完成，不需要软件的参与。初始化时，在L1D划分一片空间，用于缓存FFT变换结果。在缓存管理模块103中，设置缓存管理模块103的阈值。在队列管理模块104中，初始化任务描述符，包括设置搬移源地址、搬移目的地址、搬移数据的大小、以及搬移的重复次数。并且，将初始化好的任务描述符写入队列管理模块104中。同时，还需要在队列管理模块104中，设置每次搬移结束不需要产生完成中断，设置队列优先级(由于FFT变换后的结果要定时发往空口，实时性要求高，因此搬移FFT变换结果的队列优先级要设成最高)。

步骤602：CPU软件进行FFT运算，将结果写入L1D。

步骤603：缓存管理模块103中的处理器监听子模块105监听CPU往L1D中写数据的进程。

步骤604：缓存管理模块103中的阀值对比子模块106对CPU写入的数据量是否满足阀值做出判断。如是满足初始化时设置的阀值则进行下一步流程，如否则回到步骤603继续监听。

步骤605：缓存管理模块103中的状态指示发送子模块107将缓存状态指示发送给队列管理模块104。

步骤606：队列管理模块104中的状态指示接收子模块108在接收到缓存状态指示后，描述符取出子模块109将步骤601中已经初始化好的任务描述符取出，任务拆分子模块1011将需要搬移的数据量进行拆分，随后，仲裁子模 块1012将根据步骤601中的优先级设置，决定数据搬移的先后顺序，最后任务发送子模块1010将数据搬移的指令发送给DMA单元102。

步骤607：判断DMA单元102是否完成了其他搬移数据的任务，如是完成了其他搬移数据的任务，则进行下一步流程，如否回到步骤607继续判断。

步骤608：接收到数据搬移指令后，将FFT运算结果从L1D搬移至L2D。

步骤609：搬移完成后，回到步骤602继续进行下一循环的流程。

与现有技术相比，本实施例的有益效果有以下五点：

1.单位时间内处理器能执行更多的指令。由于处理器任务得到分流，以往需要中断处理器的指令执行流程，转而去通知DMA搬移数据的操作，本发明之后不再需要，从而***性能更优，对于无线基站设备来说，具备接入更多用户的可能。

2.***内存分配方案设计更为简单。当前高性能芯片***中往往存在多级内存，离处理器最近的一级缓存(L1)访存速度最快，但容量也最小，其次是二级缓存(L2)，最后是双倍速率同步动态随机存储器(DDR)，DDR容量大但访存速度最慢。以往***内存分配往往需要较长时间思考和反复优化，把哪些数据放到L1，哪些数据放DDR。有了本装置及配置方法后，L1和L2/DDR的数据交互对软件来说就变成了透明的，***上电时把数据放在DDR，当程序执行需要用到该数据时，再由DMA硬件子***自动把数据交换到L1，既有了大容量也保证了处理器的访存速度。

3.统一平台，减小出错概率。硬件逻辑一旦固化，其行为和操作结果也就固化，基本不会出错；对应的组合配置方法***初始化时执行一次，由配置方法由平台软件提供，不同的业务场景其配置方法统一，业务软件编程人员无需关注该过程，基本也等同于固化。如果脱离该装置及方法，采用传统方法，由软件通知DMA搬移数据，由于软件编程人员水平参次不齐，容易出现各种错误。

4.新增硬件成本很低。新增的DMA管理单元硬件上是个小的功能模块，设计不复杂，功耗小，芯片批量加工与生产后，其成本经摊薄后极小，因而与CPU触发DMA搬移数据相比，其成本更加低廉。

5.程序占用的空间更少。不需要软件触发DMA搬移，也就不需要实现这部分的代码，程序规模略有减少，对内存空间捉襟见肘的***有一定好处。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专 利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种数据搬移装置，其特征在于，包括：

直接内存存取DMA管理单元，用于向DMA单元发送数据搬移指令；

所述DMA单元，用于执行所述数据搬移指令。

2.如权利要求1所述的数据搬移装置，其特征在于，所述DMA管理单元包括：

缓存管理模块，用于监控处理器往物理内存写数据的过程，并向队列管理模块发送缓存状态指示。

所述队列管理模块，根据所述DMA单元当前状态分配搬移任务。

3.如权利要求2所述的数据搬移装置，其特征在于，所述缓存管理模块包括：

处理器监听子模块，用于监听处理器往所述物理内存写数据的进度；

阀值对比子模块，用于判断所述物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值；

状态指示发送子模块，用于向所述队列管理模块发送所述缓存状态指示。

4.如权利要求3所述的数据搬移装置，其特征在于，所述队列管理模块包括：

状态指示接收子模块，用于接收从所述状态指示发送子模块处发送的所述缓存状态指示；

描述符取出子模块，用于取出所述队列管理模块中已初始化的任务描述符；

任务发送子模块，用于向所述DMA单元发送所述数据搬移的指令。

5.如权利要求4所述的数据搬移装置，其特征在于，所述队列管理模块还包括：

任务拆分子模块，用于将需要搬移的数据量进行拆分；

仲裁子模块，根据所述队列管理模块的队列优先级，决定数据搬移的先后顺序。

6.一种数据搬移方法，其特征在于，包括：直接内存存取DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，并由所述DMA单元执行所述数据搬移指 令。

7.如权利要求6所述的数据搬移方法，其特征在于，所述DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元前，还包括：初始化所述DMA管理单元。

8.如权利要求7所述的数据搬移方法，其特征在于，所述初始化所述DMA管理单元包括：

向所述DMA管理单元的队列管理模块分配物理内存；

设置所述DMA管理单元的缓存管理模块的阀值；

设置所述队列管理模块的队列优先级；

初始化所述队列管理模块的任务描述符；

将所述任务描述符写入所述队列管理模块中。

9.如权利要求8所述的数据搬移方法，其特征在于，所述DMA管理单元发送数据搬移指令至DMA单元，包括：

监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示；

接收缓存状态指示，并根据所述DMA单元当前状态分配搬移的任务。

10.如权利要求9所述的数据搬移方法，其特征在于，所述监控处理器往物理内存写数据的过程，并发送缓存状态指示，包括：

监听处理器往所述物理内存写数据的进度；

判断所述物理内存中的数据量是否达到搬移的阀值；

若达到阀值，则发送缓存状态指示；若未达到阀值，则继续监听处理器往所述物理内存写数据的进度。

11.如权利要求10所述的数据搬移方法，其特征在于，所述接收缓存状态指示，并根据所述DMA单元当前状态分配搬移的任务，包括：

接收所述缓存状态指示；

取出所述任务描述符；

拆分需要搬移的数据量；

根据所述队列优先级，决定数据搬移的先后顺序；

向所述DMA单元发送数据搬移的指令。