本發(fā)明涉及一種操作系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在基于AHB（AHB是Advanced High performance Bus的縮寫，高級高性能總線）總線的SOC（System on Chip，片上系統(tǒng)）芯片中，要實現(xiàn)多個主設(shè)備對共享變量的原子操作，通常采用鎖定（LOCK）傳輸，但是這種傳輸通常只允許一個主設(shè)備占用總線。這樣一來，如果有兩個主設(shè)備向兩個不同的從設(shè)備同時發(fā)送操作，其中一個主設(shè)備操作共享變量，另一個主設(shè)備訪問的是非共享變量，操作共享變量的主設(shè)備會鎖定總線，導(dǎo)致另一個訪問非共享變量的主設(shè)備發(fā)送的操作無法使用總線，必須要等操作共享變量的主設(shè)備完成所有的鎖定傳輸后，才能使用總線，導(dǎo)致總線的使用效率降低。
一、假設(shè)第三CUP模塊和第四CUP模塊都對第十正常存儲模塊的某個共享變量K進行加1計數(shù)操作，則需要先讀出變量K的初始值（假設(shè)為2），然后在CUP將加操作后的結(jié)果3，重新寫回第十正常存儲模塊內(nèi)部。這樣一來，如果不使用原子操作，可能會導(dǎo)致最終結(jié)果出錯（期望的結(jié)果為4，實際結(jié)果為3）。為解決這個問題第三CUP模塊和第四CUP模塊需要對該共享變量發(fā)送LOCK操作，假設(shè)總線先響應(yīng)第三CUP模塊的LOCK（鎖定）操作，則總線會等第三CUP模塊的操作完成后（即此時第三CUP模塊加1操作已經(jīng)完成，共享變量K的值此時為3），然后響應(yīng)第四CUP模塊的LOCK操作（第四CUP模塊讀取變量K的值為3，然后加1，將最終結(jié)果4寫入第十正常存儲模塊）。
二、如果第三CUP模塊對第十正常存儲模塊的某個共享變量進行加1計數(shù)操作，而第四CUP模塊是對第十一正常存儲模塊的某個非共享變量進行加1計數(shù)操作，從原則上兩個CUP的操作是互相不沖突的，可以同時進行。但是由于第三CUP模塊對共享變量的LOCK操作會鎖定總線，導(dǎo)致總線不會響應(yīng)第四CUP模塊的操作，這樣第四CUP模塊的操作就必須等第三CUP模塊的操作完成，解鎖總線后才能進行，降低總線使用效率。如果總線上掛接的主設(shè)備比較多，那影響更明顯。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作系統(tǒng)及方法，其能夠提高總線利用效率。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作系統(tǒng)，其特征在于，其包括其包括第一CUP模塊、第二CUP模塊、總線模塊、AOC本體模塊、原子存儲模塊、第一正常存儲模塊、第二正常存儲模塊，第一CUP模塊、第二CUP模塊都與總線模塊相連，第一CUP模塊位于第二CUP模塊左側(cè)，總線模塊通過AOC本體模塊與原子存儲模塊相連，第一正常存儲模塊、第二正常存儲模塊都與總線模塊相連，第一正常存儲模塊位于第二正常存儲模塊左側(cè)，AOC本體模塊、原子存儲模塊都位于第一正常存儲模塊左側(cè)。
本發(fā)明還提供一種基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作方法，其包括以下步驟：
一種基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作方法，其特征在于，其包括以下步驟：
步驟一，第一CUP模塊、第二CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K同時進行加1計數(shù)操作，則需要先向AOC本體模塊申請原子操作權(quán)限，如果此空間未被占用，則申請成功，然后開始對共享變量K進行加1計數(shù)操作，加1計數(shù)操作完成后，再向AOC本體模塊發(fā)送釋放原子操作空間的命令；如果此空間正在被占用，則申請失敗，不能對共享變量進行加1計數(shù)操作，需要繼續(xù)申請此空間，直到此空間被釋放，申請成功，然后再進行加1計數(shù)操作；
步驟二，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K進行加1計數(shù)操作，第四CUP模塊同時對第二正常存儲模塊的另外一個共享變量M進行加1計數(shù)操作；
步驟三，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K進行加1計數(shù)操作，而第二CUP模塊同時對第二正常存儲模塊的某個非共享變量N進行加1計數(shù)操作，K和N是自然數(shù)。
優(yōu)選地，所述步驟一包括以下步驟：
步驟十一，第一CUP模塊、第二CUP模塊都需要對第一正常存儲模塊空間的第二地址B進行操作，則需要先向AOC本體模塊的第一地址A發(fā)送申請對第二地址B的操作權(quán)限，當AOC本體模塊檢測到CUP對第一地址A的讀操作后，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個讀操作，然后判斷讀回數(shù)據(jù)的值，如果是0，則表示此時沒有CUP對第二地址B進行操作，然后將0返回給CUP；同時，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個寫操作，對該地址寫入1，表示已經(jīng)有CUP在對第二地址B進行操作了，如果從原子存儲模塊的第一地址A返回的讀數(shù)據(jù)為1，則表示此時已經(jīng)有CUP在對第二地址B進行操作，直接將1返回第一CUP模塊或第二CUP模塊；
步驟十二，當?shù)谝籆UP模塊或第二CUP模塊收到AOC本體模塊返回的結(jié)果后，會進行判斷，如果結(jié)果為0，表示此時第一CUP模塊或第二CUP模塊享有對第二地址B的操作權(quán)，則會對第二地址B進行各種操作，由于AOC本體模塊已經(jīng)保證了不會同時給多個第一CUP模塊或第二CUP模塊返回0，所以得到權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊對第二地址B的任何操作都不需要鎖定總線模塊；如果收到的返回結(jié)果為1，則不會對第二地址B進行任何操作，而是會繼續(xù)向第一地址A發(fā)送讀操作，去申請對第二地址B的操作權(quán)限；
步驟十三，當?shù)玫綑?quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊完成了對第二地址B的一系列操作后，會向第一地址A發(fā)送一個寫0操作，以釋放對第二地址B的操作權(quán)限；AOC本體模塊檢測到對第一地址A的寫0操作后，會向原子存儲模塊發(fā)送一個寫操作，將數(shù)據(jù)0寫入第一地址A，表示第二地址B的操作權(quán)限已經(jīng)被釋放；
步驟十四，上次未申請到對第二地址B操作權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊繼續(xù)發(fā)送讀操作，AOC本體模塊檢測到對第一地址A的讀操作后，會向第一地址A發(fā)送一個讀操作，由于此空間已經(jīng)被釋放，讀到的數(shù)據(jù)為0，將0返回給發(fā)起申請權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊，該第一CUP模塊或第二CUP模塊獲得對第二地址B的操作權(quán)，便開始進行對第二地址B的一系列操作。
優(yōu)選地，所述步驟二包括以下步驟：
步驟二十一，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊空間的第二地址B進行操作，第二CUP模塊對第二正常存儲模塊空間的第四地址BB進行操作；則第一CUP模塊向AOC本體模塊的第一地址A發(fā)送讀操作，申請對第二地址B的操作權(quán)限，第二CUP模塊向AOC本體模塊的AA發(fā)送讀操作，申請第四地址BB的操作權(quán)限；假設(shè)在這之前第二地址B與第四地址BB的操作權(quán)限都已經(jīng)被釋放；當AOC本體模塊檢測到第一CUP模塊對第一地址A的讀操作后，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個讀操作，讀到的數(shù)據(jù)為0，將0返回給第一CUP模塊，表示第一CUP模塊取得對第二地址B的操作權(quán)；同時，會向第一地址A發(fā)送一個寫操作，對該地址寫入1；由于第一地址A與第三地址AA是兩個不同的地址，AOC本體模塊對第一地址A的寫1操作不會影響到第三地址AA的值；因此，第二CUP模塊對第三地址AA的讀操作返回的數(shù)據(jù)也為0，第二CUP模塊取得對第四地址BB的操作權(quán)；
步驟二十二，第一CUP模塊取得對第二地址B的操作權(quán)后，便開始對第二地址B進行一系列操作；同時，第二CUP模塊取得對第四地址BB的操作權(quán)后，也開始對第四地址BB進行一系列操作，而不需要等到第一CUP模塊完成對第二地址B的操作；同理，第一CUP模塊的對第二地址B的一系列操作，也不需要等第二CUP模塊對第四地址BB的一系列操作完成；
步驟二十三，第一CUP模塊完成對第二地址B的操作后，對第一地址A進行寫0操作，釋放對第二地址B的操作權(quán)；同理，第二CUP模塊完成對第四地址BB的操作后，對第三地址AA進行寫0操作，釋放對第四地址BB的操作權(quán)；
所述步驟三由于變量N是非共享的，因此，第二CUP模塊不需要從AOC本體模塊處申請對變量N的操作權(quán)，直接操作即可；而第一CUP模塊對共享變量K的操作不會鎖定總線模塊，因此，不會影響第二CUP模塊對N的操作，可以并行完成，提高總線利用效率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：在AOC本體模塊與總線模塊接口處，讀寫操作是串行進入AOC本體模塊內(nèi)部的，即如果上一個讀寫操作未完成，AOC本體模塊不會響應(yīng)下一個操作的讀寫命令；本發(fā)明的應(yīng)用不限于只是對共享變量的原子操作；本發(fā)明中并不限定返回0代表獲取總線權(quán)限成功，也不限定返回1代表獲取總線失敗，也可以是返回1代表獲取總線成功，返回0代表獲取總線失敗等。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
如圖1所示，本發(fā)明基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作系統(tǒng)包括第一CUP（Central Processing Unit，中央處理單元）模塊、第二CUP模塊、總線模塊、AOC（Atomic Operation Controller，原子操作控制器）本體模塊、原子存儲（Atomic_Mcmory）模塊、第一正常存儲（Normal_Memory）模塊、第二正常存儲模塊，第一CUP模塊、第二CUP模塊都與總線模塊相連，第一CUP模塊位于第二CUP模塊左側(cè)，總線模塊通過AOC本體模塊與原子存儲模塊相連，第一正常存儲模塊、第二正常存儲模塊都與總線模塊相連，第一正常存儲模塊位于第二正常存儲模塊左側(cè)，AOC本體模塊、原子存儲模塊都位于第一正常存儲模塊左側(cè)。
本發(fā)明基于AHB總線的多核SOC中實現(xiàn)原子操作方法包括以下步驟：
步驟一，第一CUP模塊、第二CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K同時進行加1計數(shù)操作，則需要先向AOC本體模塊申請原子操作權(quán)限，如果此空間未被占用，則申請成功，然后開始對共享變量K進行加1計數(shù)操作，加1計數(shù)操作完成后，再向AOC本體模塊發(fā)送釋放原子操作空間的命令；如果此空間正在被占用，則申請失敗，不能對共享變量進行加1計數(shù)操作，需要繼續(xù)申請此空間，直到此空間被釋放，申請成功，然后再進行加1計數(shù)操作；
步驟二，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K進行加1計數(shù)操作，第四CUP模塊同時對第二正常存儲模塊的另外一個共享變量M進行加1計數(shù)操作；
步驟三，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊的某個共享變量K進行加1（加1計數(shù)是指對共享變量K進行加1的操作）計數(shù)操作，而第二CUP模塊同時對第二正常存儲模塊的某個非共享變量N進行加1計數(shù)操作，K和N是自然數(shù)。
所述步驟一包括以下步驟：
步驟十一，第一CUP模塊、第二CUP模塊都需要對第一正常存儲模塊空間的第二地址B進行操作，則需要先向AOC本體模塊的第一地址A發(fā)送申請對第二地址B的操作權(quán)限（一個普通的讀操作），當AOC本體模塊檢測到CUP對第一地址A的讀操作后，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個讀操作，然后判斷讀回數(shù)據(jù)的值，如果是0，則表示此時沒有CUP對第二地址B進行操作，然后將0返回給CUP；同時，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個寫操作，對該地址寫入1，表示已經(jīng)有CUP在對第二地址B進行操作了，如果從原子存儲模塊的第一地址A返回的讀數(shù)據(jù)為1，則表示此時已經(jīng)有CUP在對第二地址B進行操作，直接將1返回第一CUP模塊或第二CUP模塊；
步驟十二，當?shù)谝籆UP模塊或第二CUP模塊收到AOC本體模塊返回的結(jié)果后，會進行判斷，如果結(jié)果為0，表示此時第一CUP模塊或第二CUP模塊享有對第二地址B的操作權(quán)，則會對第二地址B進行各種操作，由于AOC本體模塊已經(jīng)保證了不會同時給多個第一CUP模塊或第二CUP模塊返回0（即不會同時授予多個第一CUP模塊或第二CUP模塊對第二地址B的操作權(quán)限），所以得到權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊對第二地址B的任何操作都不需要鎖定總線模塊；如果收到的返回結(jié)果為1，則不會對第二地址B進行任何操作，而是會繼續(xù)向第一地址A發(fā)送讀操作，去申請對第二地址B的操作權(quán)限；
步驟十三，當?shù)玫綑?quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊完成了對第二地址B的一系列操作后，會向第一地址A發(fā)送一個寫0操作，以釋放對第二地址B的操作權(quán)限；AOC本體模塊檢測到對第一地址A的寫0操作后，會向原子存儲模塊發(fā)送一個寫操作，將數(shù)據(jù)0寫入第一地址A，表示第二地址B的操作權(quán)限已經(jīng)被釋放；
步驟十四，上次未申請到對第二地址B操作權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊繼續(xù)發(fā)送讀操作，AOC本體模塊檢測到對第一地址A的讀操作后，會向第一地址A發(fā)送一個讀操作，由于此空間已經(jīng)被釋放，讀到的數(shù)據(jù)為0，將0返回給發(fā)起申請權(quán)限的第一CUP模塊或第二CUP模塊，該第一CUP模塊或第二CUP模塊獲得對第二地址B的操作權(quán)，便開始進行對第二地址B的一系列操作。
所述步驟二包括以下步驟：
步驟二十一，第一CUP模塊對第一正常存儲模塊空間的第二地址B進行操作，第二CUP模塊對第二正常存儲模塊空間的第四地址BB進行操作；則第一CUP模塊向AOC本體模塊的第一地址A發(fā)送讀操作，申請對第二地址B的操作權(quán)限，第二CUP模塊向AOC本體模塊的AA發(fā)送讀操作，申請第四地址BB的操作權(quán)限；假設(shè)在這之前第二地址B與第四地址BB的操作權(quán)限都已經(jīng)被釋放（即第一地址A與第三地址AA的值都為0）；當AOC本體模塊檢測到第一CUP模塊對第一地址A的讀操作后，會向原子存儲模塊的第一地址A發(fā)送一個讀操作，讀到的數(shù)據(jù)為0，將0返回給第一CUP模塊，表示第一CUP模塊取得對第二地址B的操作權(quán)；同時，會向第一地址A發(fā)送一個寫操作，對該地址寫入1；由于第一地址A與第三地址AA是兩個不同的地址，AOC本體模塊對第一地址A的寫1操作不會影響到第三地址AA的值；因此，第二CUP模塊對第三地址AA的讀操作返回的數(shù)據(jù)也為0，第二CUP模塊取得對第四地址BB的操作權(quán)；
步驟二十二，第一CUP模塊取得對第二地址B的操作權(quán)后，便開始對第二地址B進行一系列操作；同時，第二CUP模塊取得對第四地址BB的操作權(quán)后，也開始對第四地址BB進行一系列操作，而不需要等到第一CUP模塊完成對第二地址B的操作；同理，第一CUP模塊的對第二地址B的一系列操作，也不需要等第二CUP模塊對第四地址BB的一系列操作完成；
步驟二十三，第一CUP模塊完成對第二地址B的操作后，對第一地址A進行寫0操作，釋放對第二地址B的操作權(quán)；同理，第二CUP模塊完成對第四地址BB的操作后，對第三地址AA進行寫0操作，釋放對第四地址BB的操作權(quán)。
所述步驟三由于變量N是非共享的，因此，第二CUP模塊不需要從AOC本體模塊處申請對變量N的操作權(quán)，直接操作即可；而第一CUP模塊對共享變量K的操作不會鎖定總線模塊，因此，不會影響第二CUP模塊對N的操作，可以并行完成，提高總線利用效率。
通常一個SOC系統(tǒng)中，除了一個CUP模塊和一個Memory（存儲）模塊外，還會存在其他的一個Master模塊（主模塊）與一個Slave模塊（從模塊）；如果采用一個LOCK操作實現(xiàn)共享變量的原子操作，則在原子操作期間，其他Master訪問其他Slave的所有操作將都不被總線響應(yīng)，極大降低了總線利用效率；而本方案實現(xiàn)原子操作不會采用任何LOCK操作，在原子操作期間，不會影響其他Master訪問其他Slave的操作，提高了總線利用效率。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。