[发明专利]管理模块、生产者和消费者处理器、其装置以及用于通过共享存储器进行处理器间通信的方法

说明书

现有技术

本发明涉及分别依照权利要求1、4、5、7和10的管理模块、生产者 和消费者处理器、其装置以及用于通过共享存储器进行处理器间通信的 方法。

处理器间通信的任务通常是通过如图1所示的通常的共享存储器方 法来解决的。

N个处理器P0...Pn通过接口40、50访问相同的存储器SM并且能够通 过m个共享的缓冲器B0...Bm交换数据。为了保持系统性能，必须满足下 列条件。

首先，所有的处理器完全异步，即从缓冲器读和向缓冲器写的操作 可以在任何时间发生。此外，缓冲器大小不受限制，这意味着原子的读 写操作是不可能的。最后，不允许任何阻挡机制，即处理器不能彼此等 待以完成读或写操作。

考虑到这些情况，假定(granting)数据一致性是现有技术解决方案 中的主要议题。若干出版物处理了这个议题并且解决了该问题。一种适 当的解决方案是J.Chen和A.Burns的“A Three-Slot Asynchronous Reader/Writer Mechanism for Multiprocessor Real-Time Systems”， Technical Report YCS-286，Department of Computer Science，University of York，Jan.1997中介绍的三缓冲方法。该解决方案涵盖了下列限制下的 使用情况。

首先，将每个缓冲器分配给2个处理器，这些处理器之一是专用生 产者PP，其排他性地向缓冲器Bx写，另一个处理器是专用消费者CP， 其排他性地从缓冲器Bx读。其次，只有最近的一致数据集是令人感兴趣 的。重写未使用的数据集不是关键的。基本原理可以从图2获知。

共享存储器SM的每个缓冲器Bx包括三个子缓冲器SB0...SB2，每个 子缓冲器能够驻有(host)整个数据集。一个子缓冲器(当前为SB1)由 生产者作为写子缓冲器WSB而保留，并且当前填充了新数据。因此，该 内容是不一致的并且不适合于读取。一个子缓冲器(当前为SB0)由消 费者作为读子缓冲器RSB而保留，并且当前被读出。该内容是一致的， 必须保护其不被写入。第三子缓冲器(当前为SB3)是空闲的，即空闲 子缓冲器ISB，并且在生产者具有用于写入的新数据集的任何时候变为 写子缓冲器WSB。当消费者请求读取新的数据集的时候，如果生产者同 时转储了新的数据集，那么该空闲子缓冲器ISB变为读子缓冲器RSB。

因此，存在管理这些子缓冲器S0...S2所需的大量管理开销。这可以 由处理器PP和CP自身利用适当的软件来完成。但是依照J.Chen和A. Burns的上述报告，仍然需要比较-交换指令，其必须被这些处理器支持。

公开的专利申请DE4420123公开了一种用于微型计算机的存储体 (bank)切换设备，其响应于地址有效性信号而切换存储体以便在切换 时避免等待周期。

公开的专利申请DE10003006公开了一种用于信号处理和存储的装 置和方法，其中滤波系数和输入/输出值的数据传输由控制器进行控制。

发明内容

本发明的目的是以处理器的低管理负担提供处理器间通信，其同样 快速、简单且高效，并且可以经济地实现。

这个目的是通过管理模块来实现的，该管理模块包括：用于存储和 管理三缓冲器的状态的构件(means)，每个缓冲器具有读子缓冲器、写 子缓冲器和空闲子缓冲器；用于与至少一个生产者和至少一个消费者处 理器通信的构件，其中所述管理构件被构造成响应于生产者处理器访问 而确定目标写子缓冲器，从所述存储构件中查找空闲子缓冲器ID，通过 所述通信构件将要成为新的写子缓冲器的这个空闲子缓冲器ID传送到 适当的生产者处理器，并且依照当前的分配更新所述子缓冲器的每个状 态，并且其中所述管理构件还被构造成响应于消费者处理器访问而确定 目标读子缓冲器，检查所述空闲子缓冲器的内容是否比所述读子缓冲器 的内容更新近，并且如果否，则通过所述通信构件将要成为新的读子缓 冲器的该读子缓冲器ID返回到适当的消费者处理器，否则，查找空闲子 缓冲器ID并且通过所述通信构件将要成为新的读子缓冲器的该空闲子 缓冲器ID传送到适当的消费者处理器。