CN111651400B - 一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及*** - Google Patents

一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及***，包括：发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；根据所述访问编号，查询寄存器组中与所述访问编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；根据所述控制信号读写访问所述存储空间。本发明可精简主设备的访问接口，快速实现对目的空间的访问。

Description

一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及***
技术领域
本发明属于嵌入式***、集成电路设计领域，具体涉及一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及***。
背景技术
如今，随着大规模集成电路设计朝着高度集成化、小型化、高速化的方向发展，高性能SoC/ASIC芯片要求片内存储空间的访问要具备高效性和高可靠性，因此这也就对存储空间的访问控制***提出了更高的设计要求。
通常情况下，通过设计一种存储***的访问控制机构，将主设备接口的访问命令转换为存储器的访问命令，这一过程中，主设备接口通常会给定要访问空间的地址、片选及使能类信号，从而实现片内存储空间的访问。显而易见，该方法要求主设备接口明确知晓要访问空间的绝对地址。如果存在这样一种主设备接口，访问命令中没有明确的绝对地址空间，只是给出某种相对的访问空间变量，如编号、偏移量等，而这些编号及偏移量又可映射到***内某些寄存器或缓存中，这些寄存器或缓存器中却存储了要访问的空间地址，那么通过传统的方法已经无法实现对存储空间的高效访问。
目前，越来越多的高性能集成电路设计中已经引进了上述提到的相对地址加绝对地址的访问模式。这种模式类似“查找表”工作模式，可实现对空间的快速高效访问。因此，需要设计一种能够实现查询，完成偏移地址索引解析，绝对地址计算，再而进行存储空间访问的控制***。经检索相关文献，目前没有相同或类似的方法或***应用到集成电路设计中。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法及***，针对高性能集成电路中，主接口发起对片内存储空间的访问，而访问地址通过顶层管理划分预先置入片内专用存储空间，访问过程只传输相对地址空间编号，通过编号进行匹配查询，索引到专用空间中的偏移地址后，计算绝对地址，再对目标存储空间发起访问，可精简主设备的访问接口，快速实现对目的空间的访问。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，包括：
发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；
根据所述访问编号，查询寄存器组中与所述访问编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；
根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；
根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；
根据所述控制信号读写访问所述存储空间。
进一步地，控制流程从发起读写访问请求至提取所述偏移地址的过程，通过跳转状态机实现，所述跳转状态机包括Idle、Filter_value、Search_Index、Search_Header、Reg_Data、Write_RAM及Read_RAM共七个状态；
在Idle状态下监测访问命令的发起，有访问命令到来并有效时，跳转至Filter_value状态，进行查询寄存器组中与所述访问编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号，获取到所述匹配编号后跳转至Search_Index状态，进行根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，获取到所述索引号后进入Search_Header状态，进行根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址。
进一步地，若用于读写访问存储空间所需的控制信号为写访问，则跳转至Reg_Data状态，从缓存中获取需要写入的数据，根据存储空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，随即跳转至Write_RAM状态，生成存储空间访问的片选和写使能信号完成数据写入。
进一步地，若用于读写访问存储空间所需的控制信号为读访问，则跳转至Read_RAM状态，生成存储空间访问的片选和读使能信号，根据存储空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，完成数据读取，最后跳转至Reg_Data状态，将读取的数据送入数据缓存中。
进一步地，所述写访问和读访问作用于要访问的目标存储空间。
一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问***，包括：
访问请求单元，用于发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；
匹配滤波单元，用于根据所述访问编号，查询寄存器组中与所述访问编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；
索引选择单元，用于根据获取的所述匹配编号，索引到对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；
存储访问控制单元，用于根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；
存储空间单元，用于根据所述控制信号读写访问所述存储空间。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提出了一种全新的存储空间访问方法，不同于传统的依靠地址访问的模式，本方法中访问过程只传输相对地址空间编号，通过编号对查询寄存器组进行匹配查询，获取对应寄存器中的匹配编号，再根据匹配编号索引到对应的索引寄存器，获取对应的索引号，通过索引到存储空间对应的头域提取偏移地址，再对目标存储空间发起访问，达到快速实现对目标存储空间访问的目的。
(1)本发明中主设备发起访问过程中只传输相对地址编号，可精简主设备的访问接口。主设备发起访问过程中无需地址总线，通过精简的编号发起访问索引，从而实现简化主设备接口的效果。
(2)本发明中对存储空间分区管理，功能明确。存储空间划分数据域和头域两部分，数据域用于存放有效数据，头域存放有效数据的偏移地址及其它重要信息，通过索引访问头域获取有效数据地址，功能划分清晰。
(3)本发明中匹配查询模式可实现全局精准查询功能，便于管理存储区域。对寄存器组进行精准查询，由索引号获取偏移地址，通过偏移地址访问存储空间，便于存储管理。
综上所述，本发明方法控制灵活，可根据需求便于修改，易于移植扩展，可广泛应用于嵌入***和集成电路设计中。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
图1为本发明访问流程图；
图2为匹配查询与读写访问结构框图；
图3为匹配查询与读写访问控制状态机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
本发明一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，包括：
发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；
根据所述访问编号，查询寄存器组中与所述访问编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；
根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；
根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；
根据所述控制信号读写访问所述存储空间。
具体的，为精简主设备接口，可满足通过相对空间编号快速查找访问存储空间的要求，不同于传统的依靠地址直接访问存储空间的模式，本发明方法及***主要涉及以下内容：
参见图1，本发明方法提出了一种全新的访问流程，可分为S0、S1、S2、S3、S4共五个单元。其中，S0为访问发起单元，识别主设备接口的访问，产生请求编号和访问信号，向S1级发起访问请求；S1为匹配查询单元，接收访问请求，通过访问请求中的编号对查询寄存器组进行匹配查询，得到与访问请求相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；S2为索引选择单元，针对S1中获取的匹配编号，获取对应的索引号，通过索引到存储空间对应的头域提取偏移地址；S3为存储访问控制单元，通过偏移地址计算存储空间的访问地址，同时产存储空间读写访问所需的控制信号；S4为片内存储空间单元，将存实体储空间划分为虚拟的头域和数据域两个功能区域。
参见图2，针对该方法的访问流程，发明了一套匹配查询与读写访问控制***。***划分为匹配查询控制和数据访问控制两个机构。其中，匹配查询控制机构可分为查询寄存器组、匹配滤波以及索引选择三个子单元。查询寄存器组单元可实现对3×n个寄存器组的查询，此处以3×n个寄存器作为查询寄存器组为例，具体应用中可根据查询特征需求对寄存器组进行缩减，实现一个m×n的查询寄存器组，与匹配滤波单元共同完成有效编号i的识别命中。索引选择单元通过命中的有效编号i，索引到对应的索引号寄存器中，获取有效的索引Index(i)号，匹配查询控制功能至此完成，将有效索引Index(i)号送至数据访问控制机构。
数据访问控制机构可分为存储区访问控制、数据缓存以及存储空间三个子单元。存储空间被划分为n组头域和数据域，头域主要存储对应数据域的数据偏移量，该偏移量又称之为相对偏址。存储区访问控制单元根据有效索引号Index(i)，从存储空间区获取数据偏移量，完成数据域相对偏址解析和绝对地址的计算，并产生RAM读写访问控制信号，实现对RAM区的访问。数据存储单元与存储区访问控制单元有机协调，实现对读写数据的缓存以及数据格式的整理。
参见图3，针对发明的控制***的实现，设计了一套控制跳转状态机，给出了匹配查询与读写访问控制状态机。跳转状态机分为Idle、Filter_value、Search_Index、Search_Header、Reg_Data、Write_RAM及Read_RAM共7个状态。整个状态机的工作机制如下，在Idle状态下监测访问命令的发起，有访问命令到来并有效，跳转至Filter_value状态进行匹配查询，匹配命中后跳转至Search_Index状态，进行索引号查询，索引查询完毕进入Search_Header状态进行头域解析，提取头域中的地址偏移量。此时，如果为写访问，则跳转至Reg_Data状态从缓存中获取需要写入的数据，根据存储空间空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，随即跳转至Write_RAM状态生成存储空间访问的片选和写使能信号完成数据写入；如果为读访问，则跳转至Read_RAM状态生成RAM访问的片选和读使能信号，根据存储空间空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，完成数据读取，最后跳转至Reg_Data状态将读取得数据送入数据缓存中。
按照(1)中流程操作，对(2)中的查询寄存器组进行调整，根据需求变更查询信息，同时对存储空间的空间进行合理划分，可调整头域和数据域的大小，通过(3)中的状态机跳转，可灵活实现对该发明的移植。
图1给出了本发明的访问流程。包括五个部分，S0—访问发起：实现读写访问请求的发起；S1—匹配查询：实现对访问请求中的编号进行匹配，查询相关寄存器组，命中后产生匹配结果；S2—索引选择：根据S1中产生的匹配结果，索引到对应的索引寄存器，获取索引号，提取头域的偏移地址；S3—存储访问控制：产生存储空间读写访问所需的控制信号；S4—片内存储空间：要访问的目标存储空间。
图2给出了匹配查询与读写访问结构框图。主要包括两部分：匹配查询控制和数据访问控制。匹配查询控制分为查询寄存器组、匹配滤波以及索引选择三个子单元，可实现对m×n个寄存器组的查询，完成有效索引Index(i)号的查询，将查询结果给数据访问控制单元。数据访问控制分为存储区访问控制、数据缓存以及存储空间三个子单元，根据有效索引编Index(i)号，完成索引地址解析和绝对地址的计算，并产生RAM读写访问控制信号，有机协调数据缓存，最终实现对该实体存储空间的访问。
在Idle状态下监测访问命令的发起，有访问命令到来并有效，跳转至Filter_value状态等待匹配查询的结果，匹配命中后跳转至Search_Index状态，进行索引号查询，索引查询完毕进入Search_Header状态进行头域解析，提取头域中的地址偏移量。此时，如果为写访问，则跳转至Reg_Data状态从缓存中获取需要写入的数据，根据存储空间空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，随即跳转至Write_RAM状态生成存储空间访问的片选和写使能信号完成数据写入；如果为读访问，则跳转至Read_RAM状态生成RAM访问的片选和读使能信号，根据存储空间空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，完成数据读取，最后跳转至Reg_Data状态将读取得数据送入数据缓存中。
本发明已成功应用于一款兼容FlexRay 2.1A协议的车载FlexRay总线控制电路和一款基于国产化坦克车需求研制的高性能FlexRay型MCU电路中。采用单主机和双硬件接口相互独立访问8K容量16位双端口RAM的模式，通过本发明设计结构，访问过程仅传输相对地址空间编号，查询命中后，索引到专用空间中的偏移地址，实现对存储空间的快速高效访问，精简了主机访问接口，降低了设计复杂度。两款电路均已实现装车测试，性能功能满足使用要求。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，其特征在于，包括：
发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；
根据所述请求编号，查询寄存器组中与所述请求编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；
根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；
根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；
根据所述控制信号读写访问所述存储空间。
2.根据权利要求1所述的一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，其特征在于，控制流程从发起读写访问请求至提取所述偏移地址的过程，通过跳转状态机实现，所述跳转状态机包括Idle、Filter_value、Search_Index、Search_Header、Reg_Data、Write_RAM及Read_RAM共七个状态；
在Idle状态下监测访问命令的发起，有访问命令到来并有效时，跳转至Filter_value状态，进行查询寄存器组中与所述请求编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号，获取到所述匹配编号后跳转至Search_Index状态，进行根据获取的所述匹配编号，索引到所述匹配编号对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，获取到所述索引号后进入Search_Header状态，进行根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址。
3.根据权利要求2所述的一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，其特征在于，若用于读写访问存储空间所需的控制信号为写访问，则跳转至Reg_Data状态，从缓存中获取需要写入的数据，根据存储空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，随即跳转至Write_RAM状态，生成存储空间访问的片选和写使能信号完成数据写入。
4.根据权利要求3所述的一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，其特征在于，若用于读写访问存储空间所需的控制信号为读访问，则跳转至Read_RAM状态，生成存储空间访问的片选和读使能信号，根据存储空间的基址和偏移地址计算出数据域绝对地址，完成数据读取，最后跳转至Reg_Data状态，将读取的数据送入数据缓存中。
5.根据权利要求3或4所述的一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问方法，其特征在于，所述写访问和读访问作用于要访问的目标存储空间。
6.一种具有匹配查询索引结构的存储空间访问***，其特征在于，包括：
访问请求单元，用于发起读写访问请求，所述访问请求包括请求编号和访问信号；
匹配滤波单元，用于根据所述请求编号，查询寄存器组中与所述请求编号相匹配的编号所对应的寄存器，并获取该寄存器中存储的匹配编号；
索引选择单元，用于根据获取的所述匹配编号，索引到对应的索引寄存器，获取所述索引寄存器中存储的索引号，根据获取的所述索引号提取存储空间中与所述索引号对应的头域的偏移地址；
存储访问控制单元，用于根据提取的所述偏移地址和所述访问信号生成用于读写访问存储空间所需的控制信号；
存储空间单元，用于根据所述控制信号读写访问所述存储空间。
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