[实用新型]扩展功能单元及计算设备扩展系统

说明书

技术领域

本实用新型属于可编程器件的应用技术，具体地，涉及扩展功能单元及计算设备扩展系统。

背景技术

随着嵌入式计算机技术的发展，计算设备的集成度越来越高，性能及功能越来越强大，其复杂度也不断提高。

计算设备不仅包括计算机中使用的通用处理器，还包括将处理器与外围电子系统集成在一个芯片中的片上系统(简称为SOC)。片上系统是客户定制的或面向特定用途的标准产品，虽然这样可以降低制造成本，但却存在着欠缺特定功能和扩展性差的问题。在SOC的硬件资源不能满足需求时，可以采用附加的可编程器件(例如现场可编程门阵列，即FPGA，或者复杂可编程逻辑器件，即CPLD)等添加计算单元资源，以弥补产品计算能力方面或功能性方面的不足。

图1示出现有的计算设备扩展系统的示意性框图。该计算设备扩展系统包括计算设备100、扩展功能单元200、动态随机访问存储器DRAM400和静态随机访问存储器SRAM 500。计算设备100可以是片上系统(SOC)或通用处理器。扩展功能单元200例如是现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)或专用标准电路产品(ASSP)。DRAM 400采用动态刷新来保持数据，由于成本低，通常作为大容量的主存储器。SRAM 500可以静态保持数据，不需要动态刷新，由于访问效率高且速度快，通常作为高速缓存。

计算设备100具有存储器接口(例如SRAM接口和DRAM接口)，使得计算设备100可以经由内存总线分别访问DRAM 400和SRAM 500。计算设备100经由SERDES接口、HPI接口或SPI接收连接至扩展功能单元200。如果需要，计算设备100可以访问DRAM 400和SRAM 500。

然而，在上述现有的计算设备扩展系统中，计算设备100和扩展功能单元200缺乏针对共用的存储器的访问高效的协调机制，在计算设备100和扩展功能单元200之间不能实现高速数据缓冲和数据共享。因此，现有的计算设备扩展系统限制了计算设备100和扩展功能单元200的协处理能力和效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以提高计算设备和扩展功能单元之间数据共享效率的计算设备扩展系统。

根据本实用新型的一方面，提供一种扩展功能单元，包括：片上RAM，包括指令存储区和数据缓冲区；片上RAM控制器，用于将指令存储区和数据缓冲区与外部用户自定义总线相连；协处理引擎，经由第一SRAM总线与指令存储区和数据缓冲区相连，并经由互连总线与SRAM封装器相连；接口桥，用于将外部用户自定义总线与SRAM封装器相连；以及SRAM封装器，用于协处理引擎和接口桥中的一个与外部内存总线相连，其中，所述外部用户自定义总线和所述片上RAM控制器一起提供外部设备访问指令存储区和数据缓冲区的路径，所述外部用户自定义总线、所述接口桥、第二SRAM总线、所述SRAM封装器和所述外部内存总线一起形成外部设备访问外部SRAM的路径。

优选地，所述互连总线、所述SRAM封装器和所述外部内存总线一起形成协处理引擎访问外部SRAM的路径。

优选地，所述协处理引擎至少包括计算单元、加速引擎、支持某种指令集的专用处理器/控制器中的一种。

优选地，所述接口桥包括控制逻辑、写入缓冲器和读取缓冲器，所述控制逻辑用于产生激活SOC/CPEs数据共享通道的请求信号，并发送至SRAM封装器；所述写入缓冲器和读取缓冲器，用于缓存经由用户自定义总线传送的数据信号。

优选地，所述SRAM封装器包括SRAM控制器、旁路通道和I/O复用接口，其中，所述SRAM控制器用于接收所述接口桥发送的请求信号，并根据该请求信号暂停来自互连总线的操作，并产生授权信号发送至I/O 复用接口；所述旁路通道用于接收接口桥的总线信号，并旁路至I/O复用接口；所述I/O复用接口接收SRAM控制器发送的授权信号，并根据所述授权信号选取对应的总线信号。

优选地，所述扩展功能单元还包括本地数据缓冲区作为协处理引擎在处理数据时的临时缓冲区。

根据本实用新型的另一方面，提供一种计算设备扩展系统，包括：上述的扩展功能单元；计算设备，经由第一内存总线与设备扩展装置相连；设备扩展装置，经由第二内存总线与动态随机访问存储器相连；扩展功能单元，经由用户自定义总线与设备扩展装置相连；静态随机访问存储器，经由第三内存总线与扩展功能单元相连。

优选地，计算设备为选自通用处理器和片上系统中的一种。