[发明专利]处理器间通信系统

说明书

发明领域

本发明通常涉及在两个或更多处理器之间的通信。本发明特别地涉及排列在同一半导体冲模上的处理器之间的处理器间通信。

发明背景技术

随着对更强大计算设备需求的增加，提供了越来越多包含不只一个处理器的系统。

为了本发明起见，在包含两个或多个分离处理器的计算机系统和其中两个或多个处理器被集成在同一芯片上的系统之间进行区分。在一个母板上具有一个主要中央处理单元(CPU)、并且在一个图形卡上具有一个算法处理器的一台计算机是用于一个具有两个分离处理器的计算机系统的一个实例。具有几个分离处理器的一个计算机系统的另一个实例是一台并行计算机，其中配置有一系列处理器以便获得一个改进的性能。为了简化起见，在一个板上具有两个或多个分离处理器的系统还被认为是属于同一类别。

存在有其中两个或多个处理器被集成在同一个芯片或者半导体冲模上的系统。一个典型实例是在同一半导体冲模上具有一个主处理器和一个加密处理器的一个SmartCard(智能卡)(也被称为集成电路卡)。

随着小型手持设备变得越来越普及，对强大和灵活的芯片的需求正在增加。一个典型实例是蜂窝电话，在它开始传播时仅仅是一个用于语音传输(模拟通信)的电话。近几年来已经增加了额外的特征，而且现在大部分的蜂窝电话都被设计成用于语音和数据服务。额外的差别是无线应用协议(WAP)支持、无线电寻呼和短信息系统(SMS)功能，这些仅仅是某些最新发展的名称。所有这些特征需要更强大的处理器和甚至经常需要双处理器或者多处理器芯片。

在将来，举例来说处理数字视频流的系统将变得可用。这些系统也需要强大和灵活的芯片组。

其它实例是诸如多功能JavaCards之类的集成电路卡，诸如掌上型计算机或者个人数字助理(PDAs)之类的小型手持设备，等诸如此类。

对这种双处理器或者多处理器芯片来说，存在有一个用于高效处理器间通信的通信通道是必不可少的。词语“处理器间通信”在此被用作一个用于在第一处理器和/或与这个第一处理器有关的系统资源与第二个处理器和/或与这个第二个处理器有关的系统资源之间的任何通信的同义词。一个共享存储器是需要由一个芯片的所有处理器访问的一个系统资源的一个实例。

系统资源必须以一种有效方式在双处理器或者多处理器芯片中被共享，其中这些处理器在一个任务的同一特征上或者在同一任务的不同特征上并行操作。资源共享在处理器被调用以处理相关数据的应用程序中也可能是必需的。

在1993年四月16日提出的欧洲专利申请EP 0580961-A1中给出了一个多处理器系统的一个实例。所引用的专利申请涉及一个具有多个分离的处理器和一条由所有这些处理器共享的全局总线的系统。增强的处理机接口被提供用于连接这些处理器到公共总线上。由于高的总线负载将影响系统的性能，所以这种多处理器系统不可能用于RISC处理器。在EP 0580961-A1中给出的多处理器系统是强大的，但是实现起来是较为复杂和昂贵的。所示的结构不能用于在一个公共冲模上的多处理器系统。

在1985年四月26日提出的U.S.专利4,866,597中提出了另一种系统。这个US专利涉及一个其中每个处理器具有它自己的处理器总线的多处理器系统。在这些处理器之间经由先进先出数据缓冲区(FIFO)交换数据，其中该先进先出数据缓冲区(FIFO)直接互连相应的处理器总线。这种方法的一个缺点是：随着将要被传送的数据数量而使缓冲区的大小被显著地增加了。

在于1991年9月17日提出的U.S.专利5,283,903中描述和要求保护了具有一个共享存储器的一个多处理器系统。根据这个US专利，该系统包含多个处理器、一个共享存储器(主存储器)、和一个优先级选择器单元。优先级选择器单元在那些处理器之间对访问共享存储器的请求进行判优。由于共享存储器是一个不能处理来自几个处理器的同时和竞争请求的单端口存储器(例如，一个随机存取存储器)，所以这是必需的。这种方法的一个缺点是：共享存储器仅仅作为中间存储器是昂贵的。随着高的数据传送而使共享存储器可能变得很大。

在1990年4月24日提出的U.S.专利5,289,588中描述了另一种多处理器系统。处理器通过一条公共总线连接。它们能够经由这条公共总线访问一个共享存储器。一个高速缓存与每个处理器相关联，而且使用了一个判优方案以控制对共享存储器的访问。这种方法的一个缺点是：高速缓冲存储器仅仅作为大的高速缓存以给出一个实际的性能提高是昂贵的。此外，总线冲突导致每个处理器一个降低的性能。