双口RAM防冲突方法

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 在多CPU系统中，ＣＰＵ间的通信可以采用串口、并口等方式，但它们共同的缺点是操作复杂、速度慢。因此，随着价格的不断下降，采用双口ＲＡＭ方式在两个ＣＰＵ系统间交换数据是一个不错的选择。但双口ＲＡＭ有时会发生共享冲突问题。下面讨论防止共享冲突的几种方式。
　　
　　1.双口ＲＡＭ防止共享冲突的方式
　　
　　一般双口ＲＡＭ都提供了两个完全独立的端口，每个端口都有自己的控制线、地址线和数据线，ＣＰＵ对双口ＲＡＭ端口的操作等效于对它的外部ＲＡＭ进行操作。双口ＲＡＭ在使用上要注意的问题是如何避免两端ＣＰＵ对同一ＲＡＭ单元的争用，一般来说，双口ＲＡＭ可提供三种防冲突方式，下面结合ＣＹＰＲＥＳＳ公司的ＣＹ７Ｃ１４４进行说明。ＣＹ７Ｃ１４４是采用低功耗ＣＭＯＳ工艺生产的８×８ｋ位容量、高速存取（２０ｎｓ）的双端口静态ＲＡＭ，它还可以用多芯片级联来扩展字宽，其内部原理框图如图１所示。
　　２.1 插入等待状态的防冲突方式
　　当左右端口同时对同一地址的ＲＡＭ存储单元进行存取时，ＣＹ７Ｃ１４４芯片内部的仲裁单元将会给出ＢＵＳＹ信号。具体来说，ＢＵＳＹＬ、ＢＵＳＹＲ信号的正常状态为高电平，当左端口对一存储单元进行存取时，若右端口也对该存储单元进行操作，则芯片内部的仲裁单元会使信号ＢＵＳＹＲ为低，直到左端口操作完成后再将ＢＵＳＹＲ恢复为高电平。设计中可以利用ＢＵＳＹ信号作为ＣＰＵ的等待状态输入，并利用该信号使ＣＰＵ在操作过程中插入等待状态，避免两端同时对双口ＲＡＭ进行操作。
　　２.２ 信号灯防冲突方式
　　双口ＲＡＭ通过申请和释放端口的信号灯（也称为令牌）来操作存储单元可以避免发生冲突。一个信号灯对应相应数量的存储单元。双口ＲＡＭ的两端均可对信号灯进行存取。当左端口向信号灯写入“０”再回读信号灯时，若信号灯也为“０”表示左端口拥有对存储单元的控制权，否则表示右端口拥有对存储单元的控制权。不管是否取得对存储单元的控制权，操作完成后都应向信号灯写入“１”以释放信号，从而避免资源的死锁。
　　
　　ＣＹ７Ｃ１４４芯片提供８个信号灯，每个信号灯的存储单元为８×２ｋ位。对信号灯进行操作时，片选信号（ＣＥＬ、ＣＥＲ）应为高电平，信号灯使能信号（ＳＥＭＬ、ＳＥＭＲ）为低电平。Ａ０～Ａ２表示信号灯地址，数据线最低位Ｉ／Ｏ０代表信号灯的值。对存储单元存取的一般过程如图２所示。
　　２.３ 中断防冲突方式
　　双口ＲＡＭ中最高地址的两个存储单元可以作为信箱使用，左右两端可以同时对它进行操作。其中最高地址为右端口的信箱，次高地址为左端口信箱。以ＣＹ７Ｃ１４４芯片为例，偏移地址１ＦＦＥＨ为左端口信箱，偏移地址１ＦＦＦＨ为右端口信箱。右端口写入左端口信箱１ＦＦＥＨ时，左端口的信号ＩＮＴＬ将变为低，左端口读自己的信箱１ＦＦＥＨ时，信号ＩＮＴＬ将重新为高；同理，左端口写入右端口信箱１ＦＦＦＨ时，右端口的信号ＩＮＴＲ将变低，右端口读自己的信箱１ＦＦＦＨ时，信号ＩＮＴＲ将重新为高。可以将信号ＩＮＴＬ和ＩＮＴＲ作为ＣＰＵ的中断源，通过信箱向对方传递自己使用存储单元的状态来达到防止冲突之目的。
　　
　　２.４ 三种防冲突方式的比较
　　在上述三种方式中，插入等待状态的方式对于高速接口来说会影响数据的传送速率，而且要求ＣＰＵ具有插入等待状态的功能，而有些ＣＰＵ（如８０３１）不具备该功能。信号灯方式主要用在两个ＣＰＵ共享内存空间时，如果双口ＲＡＭ主要用于两个ＣＰＵ之间交换数据，则交换的实时性很难用软件来保证，而中断方式则正好解决了这个问题