TW201211771A - Asymmetric transport system and method of heterogeneous dual-core - Google Patents
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Description
201211771 wu*t-ii/-vi〇 35295twf.doc/I 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種雙核心之傳輸系統與方法，且特 別是有關於一種異質雙核心之非對稱傳輸系統與方法。 【先前技術】 現有技術中，常見雙核心處理器之間的溝通是使用對 稱式的傳輸機制。例如德州儀器（Texas Instruments)的達 文西（DaVinci )處理窃架構’進階精簡指令隼機器 (Advanced RISC Machine ’簡稱為ARM)與數位訊號處 理器（Digital Signal Processor’簡稱為DSP)的核心之間 利用共享記憶體的方式來做資料的雙向傳送工作，先在共 享記憶體劃分成兩個記憶體區塊ARM-to-DSP及 DSP-to-ARM，當ARM核心傳送資料到記憶體區塊 ARM-to-DSP之後’需透過中斷通知DSP核心來讀取記憶 體區塊ARM-to-DSP的資料；相反地，當DSP核心傳送資 料到記憶體區塊DSP-to-ARM之後，則需透過中斷通知 ARM核心來讀取記憶體區塊_DSP-to-ARM的資料。 傳統的資料傳送方式中，ARM核心寫入資料至記憶 體、DSP核心讀取記憶體的資料、DSP核心寫入資料至記 憶體、或ARM核心讀取記憶體的資料都必須使用中斷才 能進行溝通。傳統技術共用記憶體做雙向溝通，並且不管 傳送資料的流量大小都需用到硬體中斷，因此會浪費記憶 體的使用空間和硬體中斷。
-ulO 35295twf.d〇c/I 201211771 【發明内容】 本發明提供一種晨哲雜松、 對稱傳輸系統不需要雙向、、籌對稱傳輪系統。此非 資料傳輸，以節省記==::到共享記憶體來做 本發明再提供〜硬體中斷的使用。 非對稱傳輸方法不需要雙非對稱傳輸方法，此 做資=上記體來 理器料=接共享記憶體。 接共享記憶體。協同處理己隱體。協同處理器耦 二;τ去的第，:==== 處理器與協同處理 由郵箱傳送至通用處理^一資料係先被寫入至郵箱，再 稱傳角稱3:;!一種！質雙核心之非對 3料=輸方法包括以下步驟··通用處理 第-資料· 讀體；關處理11從共享記憶體讀取 二資_ 對第—轉做運#處理，以得^ 4 ’協同處理器將第二資料寫人至郵箱，其中第二^
*〇 35295twf.doc/I 201211771 料的資料流量小於第一資料的 資料傳送至通用處理器。 爪薏，以及郵箱將第二 在本發明的一實施例中， ;-方向’❹—料二量Γ為 體，並由協同處理器自共享記传㈣寫入至共享記憶 共享記憶體以逆方向將同額於n第「資料’無法從 用處理器JL無法從協同處理器 f的資料再回傳至通 入至共享記憶體，其中所指的額資料的資料寫 資料的資料量大小。 _額資枓是等同或類似第- f本發明的-實施例中，第二資 卓-方向，僅由協同處理器㈣u方向為 通用處理器自郵箱讀取第二資Ί人至郵箱’並由 同額於第二資料的資料再回傳:協同，郵箱以逆方向將 f器將同額於第二資料的資料寫二 同額資料是等同或_第二㈣的資料^小其中触的 在本發明魏财，上 =;’:旗標暫存器的旗標二 Ϊ取權限、“錢_起純置與讀取記雜的終止位 理器中，上述的通用處理器與協同處 用的方式來使用共享記憶體，其中通 用處理轉據旗標暫存器的旗標 理器根據旗標暫存器的旗標内容做讀乍協同處 在本發明的一實施例中，上述的第一資料為一晝面，
201211771 〜l〇 35295twfdoc/I 2同J理器的運算是針對晝 第二資料為晝面中的局部圖型的確切：置檢測， f本：明的一實施例中’上述的第一資料 分析比= =連續畫面中的相鄰兩畫面: 料，協同處理器的運算是針對語音資料做=音塵資 第二資料為經壓縮的語音資料。 3縮计异， 在本發明的-實施例中，上述的第一 協同處理器的運算是針對檔案做資料壓缩，第， 壓縮的檔案。 第-資料為經 出請的關處理器向郵箱發 給通用處理上二寫=讀斷命令 ^二===== ，經共享記憶體傳至制處理器。協同處理器對=二 ，運异處理，以得出所述大量資料中的部分資料ϋ 。再經郵箱傳至通用處理器。本發明的系統 於兩處理器所傳送的資料流量呈現非對稱，不需要 ，吏用到共享記憶體來做資料傳輸，可以節省= 育源及硬體中斷的使用。 隐體 為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂 舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。特 7
35295twf.doc/I 201211771 【實施方式】 在下述諸實施例中’當元件被指為Γ連接」或Γ輕接」 至另一元件時，其可為直接連接或輕接至另一元件，或可 能存在介於其間之元件。相對地，當元件被指為「直接連 接」或「直接耦接」至另一元件時，則不存在有介於其間 之元件。 、、 請參考圖1，圖1為依本發明實施例的異質雙核心 (heterogeneous dual-core)之非對稱傳輸（asynchr〇n〇us transfer)系統方塊圖。此非對稱傳輸系統丨⑻包括共享記 憶體 110、通用處理器（generalpUrp〇sepr〇cess〇r) Gpp、 協同處理器（coprocessor) CP以及郵箱（mailbox) 120。其 中的異質雙核心是兩個不同類型的處理器，亦即協同處理 器CP的類型與通用處理器GPP的類型是不同的。通用處 理器GPP可以具有執行一般的應用程式（appiicati〇n program)的處理功能，主要是控制導向，例如處理使用者 界面、中斷處理等工作。協同處理器cp主要是做數學運 舁處理，負貴即時、具規律違算特性的工作，以應付高運 算需求，例如快速傅立葉轉換、矩陣乘法等等。協同處理 器CP可以疋數位訊號處理器（Digital Signal Processor， 簡稱為DSP)、％可程式閘陣列（pr〇grammab〗e Gate Array ’簡稱為FPGA )處理器或複雜可編程邏輯裝置 (complex programmable logic device，簡稱為 CPLD )。 承上述，共享記憶體110耦接在通用處理器Gpp與協 同處理器CP之間。郵箱120也耦接在通用處理器GPp與
ϋ 10 35295twf.docA 201211771 協同處理器CP之間》通用處理器GPP可以從外部的一資 料擷取裝置（未繪示）接收到第一資料DATA卜或是從圖 形使用者介面（graphical user interface，簡稱為GUI)接 收到第一資料。通用處理器GPP將所接收到的第一資料 DATA1寫入至共享記憶體協同處理器cp再從波享 記憶體110讀取第一資料DATA1，並對第一資料datai
做數學運算處理，以得出第二資料DATA2，並且接著將第 一資料DATA2寫入至郵箱120。最後，郵箱12〇傳送第一 資料DATA2至通用處理器Gpp。 、 值付注意的疋此系統的傳輸機制：（1)傳送第一 DATA1的資料流量方向為單一方向（如粗箭頭所示） 以單-方向由朝處理器Gpp來寫人第—資❹ 共享記憶體11G，無法從共享記憶體m以逆 於第-資料DATA1的資料再回傳至通用處理、j 中此處所指的同額資料是等同或類似第 ^ 理器cp僅從共享記憶體1 = 第-資枓DATA1，無法從協同處理器cp.將 = 料DATA1的資料寫-至共享記憶體m; 資 資料DATA2的資料流量 傳送第二 示)’僅以單-方向由協同處理器CP方所 DATA2至郵箱120,無法你新狄ι〇λ、木馬入第二資料 二資料DATA2的資料再回傳二^^將同額於第 所指的同額資料是等同或類協 器CP ’其中此處 大小；以及⑷通用處理Tm—2的資料量 盗GPP僅從郵箱120讀取苐二 9
35295twf.doc/I 201211771 資料DATA2 ’無法從通叹㈣Gpp將 的資料寫入至郵箱120。 、第一貧料 :注意’在此非對稱傳輪系統1〇〇中共有 動方向（如粗、細箭頭所示），第—個資料 通用處理器GPP經由共享記憶體UG至協同處理器^從 第-個資料流動方向是從協同處理器cp經由 通用處㈣GPP’其巾_—师概動方 ^ 資料咖與經第二個資料流動方向傳送的第I: DATA2減’第二資料_犧流量遠小二3 需求的技術方案，可以提供更有效的傳輸機制St 向溝通都使用共享記憶體11G做資料傳輸，從而可= 記憶體資源，以及硬體中斷的使用。 3 f參考圖2,圖2為依本發明實施例的共享記憶體ιι〇 的不思圖。初始時，可以在共享記憶體UG中_一個旗 標暫存器（Flag Registers) FR，如圖所示的旗標暫存器 FR有16個_的旗標内容，可以用來域：寫入權限、 讀取權限、寫人記憶體的起始位置與讀取記憶體的終止位 置0 例如，第1個byte可以定義為判別通用處理器Gpp 寫入權限或者協同處理器CP的讀取權限，當第i個_ 值為〇時，處理器GPP可以寫人共享記憶體n〇，而 協同處理H CP不能讀取共享記11G的㈣，當第i 201211771
wwiv-010 35295twf.doc/I 個byte值為1時，協同處理器CP可以讀取共享記憮 的資料’而·處理器GPP不能寫人共享記憶體^。10 2〜4個byte可以定義為儲存通用處理器Gpp寫入妓， 憶體110的起始位置，第5〜7個byte可以定義為 用處理器GPP寫入共享記憶體110的終止位置f第『通 個byte可以定義為儲存協同處理器cp讀取記 二10 位置:第i Μ 3個byte可以定義為儲存協同處理器的^^
取共旱記憶體110的終止位置，其他byte則保留 5 他功能。 辑』增加其 值得一提的是，旗標暫存器FR的旗標内容定 一種選擇實施例，本領域技術者也可依其需求改 = byte大小與内容。 知 承上述，通用處理器GPP與協同處理器cp可以上、 詢旗標暫存器FR的旗標值來使用共享記憶體11〇。例二輪 用處理器GPP可以根據旗標暫存器FR的旗標内容做通 動作，協同處理器CP可以根據旗標暫存器FR的旗標·内= 做讀取動作。例如初始時，通用處理器Gpp讀取旗^各 器FR的第一個byte，若第一個byte值為〇，則通用處= 器GpP可以寫入共享記憶體110，開始將欲傳送的大量= 料（如第一資料DATA1)寫入共享記憶體11〇中，直 成寫入之後，將旗標暫存器FR的第一個byte值更改為广 以允許協同處理器CP做讀取動作。也就是在通用處理器 GPP將第一資料DATA1寫入共享記憶體110時，協 理器〇>只需要做輪詢的動作，每隔一段時間檢查第工处 11
201211771 w.O 35295twf.doc/I byte ’確認是否可以讀取動作。 當協同處理器CP輪詢時，球認了旗標暫存器fr的第 1個byte值為1時，則讀取共享記憶體11〇的資料，直到 讀取動作完成之後，再將旗標暫存器FR的第一個1)^6值 更改為0，以允許通用處理器Gpp對共享記憶體u〇資料 做寫入動作。 值得一提的是，由於協同處理器Cp的工作只有執行 數學運鼻’所以平常空閒時間就是等待通用處理器Gpp傳 送過來的第一資料DATA1，以及將經運算後的第二資料 DATA2傳送給通用處理器GPP。這種輪詢的方式不使用 到中斷命令，可以避免協同處理器cp的數學運算處理受 到中斷而停止原先的運算工作。 此外，經運算後的第二資料DATA2傳 處理 器GPP之前需通過_ 120的機帝卜此郵箱，;；〇的機制 為：協同處理器CP需向郵箱120發出請求，以將第二資 料DATA2寫入郵箱120。接著，郵箱12〇在第二資料 DATA2寫入完成之後’郵箱.no發出中斷命令給通用處理 器GPP ’以使通用處理器GPP讀取第二資料data2。 請參考圖3，圖3為採用圖丄的異質雙核心之非對稱 傳輸系統的另-實施例。此實施例中，通用處理器Gpp從 外部的攝影機132 (也可以是照相機）接㈣第一資料 DATA1。此處的第-資料DATA1為影像圖片（或影像資 料）。協同處理HCT的鮮演算處理是絲檢測影像圖 片中的局部圖型（pattern)，例如檢測出圖片中的“十字圖 12 201211771
vvv_, *- 010 35295twf.doc/I 型”的位置。協同處理器CP將檢測到“十字圖型，，的位置座 巧…回傳給通用處理器⑽’此處的位置座標值^) P為第二資料DATA2。從此f糊來看，第_資料Datai ^張圖片的資料量’協同處理器cp執行檢測演算法， • -WDATA2為位置座標值（x，y)，第二資料Data2 通過郵& 120的機制而回傳至通用處理器Gpp。其中郵箱 120發出中斷命令給通用處理器Gpp，通用 φ 巾斷服務程式接收中斷命令，接著，通用處理器GPP: 用程式接收“十字圖型，，的位置座標值（x，y) ^ 雖然上述實施例中已經對非對稱傳輸系統描述幾種可 能的型態，但所屬技術領域中具有通常知識者應當知道， 本發明的應用當不限制於上述可能的型態。換言之，只要 疋採用如圖1或圖3的異質雙核心之非對稱傳輸系統的架 構，就已經是符合了本發明的精神所在。以下再舉幾個實 施方式以便本領域具有通常知識者能夠更進一步的了解本 發明的精神，並實施本發明。 魯 請再參看圖3。在一實施例中，若傳送的第一資料 DATA1為一連續晝面，而欲要回傳的第二資料Data2為 連續晝面中的相鄰晝面的差異點，則可以將協同處理器cp 所執行的檢測演算法設計成針對連續晝面中的相鄰兩晝面 做分析比較。 _在另外一實施例，若非對稱傳輸系統100是針對語音 f料做語音壓縮計算，則可以將此系統設計成：通用處理 器GPP接收攝影機132 (或語音擷取装置。例如麥克風） 13 201211771
—.^*0 35295twf.doc/I 所傳送的語音資料做為第一資料DATA1，通用處理器Gpp 傳送此第一資料DATA1，協同處理器CP的數學運算是針 對語音資料做語音壓縮計算，而回傳的第二資料DATA2 為經壓縮的語音資料。 在另外一實施例，當傳送的第一資料DATA1為一檔 案，欲回傳的第二資料DATA2為經壓縮的檔案，則可以 將協同處理器CP的數學運算設計成是針對檔案做資料壓 縮。
呀，荩网J π僻影機僅是一種選擇性實施例 也可以疋其匕的影像擷取裝置，例如照相機，當然也可3 語音揭取裝置、麥歧、或㈣。本躺猶者也可依」 需求改變㈣錄裝置的_。因此本發_應用當不; 制於上述幾種可能的型態。 雜圖4為依本發明實施例的異質雙核心< 方法的流程圖。此非對稱傳輸方法400適用方 .在步ΐ傳輸系統。此非對稱傳輸方法400包括以1
享記憶體'；接著S41:驟通將第—資料寫入至去 憶體讀取第-L在=:3:中 資料做數學運算處理，以得出 ^ 0對第- 硫因虛理哭财你 讦出弟一貝枓’在步驟S440中， 協门處理㈣第二資料寫人至郵箱，其 資料流量遠小於傳送第—資料的資料 最-=的 ，々中，郵箱將第二資料傳送至通用處理器後，在步竭 ，布上所4 ’本發明實施例的麵稱傳輸系統與方法可 14 201211771
v^ w010 35295twf.doc/I 以解決現有技術中的浪費記憶體資源與過多的硬體中斷的 技術問題，並且可以提供更有效的資料傳輸，至少具有以 下的特點： (1) 通用處理器傳送給協同處理器的資料量大，協同 處理器傳送資料給通用處理器資料量很小，不需要雙向溝 通都使用共享記憶體做資料傳輸； (2) 共享記憶體並沒有使用中斷機制； (3) 協同處理器只有做數學演算法的運算。在協同處 理器執行完演算法之後可以檢查旗標暫存器’來確認共享 記憶體是否允許其讀取資料，因此並不需要利用中斷機制 來提醒協同處理器讀取資料，可以節省中斷的使用；以及 (4) 使用郵箱機制，不需預先規劃共享記憶體的空 間’可以節省記憶體資源。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明的精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 籲 發明的保護範圍當視後附之申請專利範®所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為依本發明實施例的異質雙核心之非對稱傳輸系 統方塊圖。 ’、 圖2為依本發明實施例的共享記憶體的示意圖。 —圖3為採用圖1的異質雙核心之非對稱傳輸系统 一貫施例。 、’、巧乃 圖4為依本發明實施例的異質雙核心之非對稱傳輪方 15
35295twf.doc/I 201211771 W W V 1 IV %/▲ 法的流程圖。 【主要元件符號說明】 1〇〇 :異質雙核心之非對稱傳輸系統 110 :共享記憶體 120 :郵箱 132 :攝影機 CP :協同處理器 DATA1 :第一資料 DATA2 :第二資料 FR :旗標暫存器 GPP :通用處理器 400 :異質雙核心之非對稱傳輸方法 S410〜S450 :步驟
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- 201211771 VVV—*· * V -010 35295twf.doc/I 七、申謗專利範面： 異質雙核心之非對_輸_ 一共享記憶體； i括. 一，用處理器，輕接該共享 一第一資料寫人至該共享記憶體； 4用處理器將 一協同處理器，耦接該乒 =不同於該通用處理器，該協同“:二理器的 第二資料且將該第，以得出一 料流f小，第一資料的資料流量；以及 資料的資 箱’輕接在該通用處理11與賴同處理器 由該協_理器傳送出去之 f t間’ 該郵箱’再由該郵箱傳送至該處理先破寫入至 傳輪====口之非對稱 =通用處，該第-資料寫二該向並 談同處理器自該共享記憶體讀取該第—資料了 至逆方向將同額於該第一資料的資料_傳 料的法從該協同處理器將同額於該第一資 〜、享⑦憶體，其中所指的同額資料是等 飞頸似料—純㈣料量大小。 傳申請專利範圍第1項所述之異質雙核心之非對稱 僅由]其中該第二資料的資料流量方向為單一方向， 該協同處理器將該第二資料寫人至該郵箱，並由該通 17 201211771 ----------0 35295twf.d〇c/I 箱!取該第二資料’無法從該郵箱以逆方 :门額於該第二資料的資料再回傳至該協同處理器且盔 汾從=用處理器將同額於該第二資料的資料寫入至該i 量大小 相，其中所指的_資料是等同或類似該第二資料的資料 /J、0 4·如中請專利範㈣1項所述之異質雙核心之非對稱 $系統’其巾該共享記紐包括—旗標暫存[該旗標 :存器的旗標内容用以記錄寫人權限、讀取權限、寫入記 憶體的起始位置與讀取記憶體的終止位置。 I.如申請專利範圍第4項所述之異質雙核心之非對稱 1輸系統’其巾該制處理ϋ與該協同處理H以輪詢該旗 “暫存㈣方絲使贱共享記紐，其巾該制處理器 根據該旗標暫存器的旗標内容做寫入動作 ，該協同處理器 根據該旗標暫存器的旗標内容做讀取動作。 6. 如申請專利範圍第1項所述之異質雙核心之非對稱 ，，系統，其中該第一資料為一晝面，該協同處理器的運 算是針對該晝面中的局部圖型做位置檢測，該第二資料為 該晝面中的局部圖型的確切位置。 7. 如申請專利範圍第1項所述之異質雙核心之非對稱 傳輪系統，其中該第一資料為一連續晝面，該協同處理器 的運算是針對該連續晝面中的相鄰兩畫面做分析比較，該 第一資料為該連續晝面中的相鄰晝面的差異點。 8. 如申請專利範圍第1項所述之異質雙核心之非對稱 傳輸系統，其中該第一資料為一語音資料，該協同處理器 ·υ1° 35295twf.doc/I 201211771 音·做議縮計算’該第二資料為 9么如申請專職圍第丨項所述之異質雙如 ’其中該第-資料為-檔案’該協同處理器的= m财做資料壓縮，該第二資料為經魏的_。 10.如申請專利範圍第i項所述之 茶 統，其中該協同處理器向該郵箱發:請:之::;: :處：;料寫:該郵箱，之後該郵箱發出中斷命令給該通 處理器，以使該通用處理器讀取該第二資料。 稱傳J 異*雙核，之非對稱傳輸方法，適用於-非對 享^： ’該非對稱傳輸系統包括—通用處理器、-共 -協同處理器以及一郵箱，該協同處理器的類 同於該通用處"’該非對稱傳輸方法包括： 用處理器將—第—資料寫人至該共享記憶體； U同處理^從該共享記憶體讀取該第一資料； ，協同處理n對該第—資料做運算處理，以得出一第 〜貝料； ，協同處理n將該第二資料寫人至該郵箱，其中該第 〜資枓的資料流量小於該第一資料的資料流量；以及 該郵箱將該第二資料傳送至該通用處理器。 稱僧!!·如㈣專鄕㈣11項所狀異質雙核心之非對 向」方法·’其中該第一資料的資料流量方向為單一方 、由該通用處理器將該第—資料寫人至該共享記憶 ’並由該協同處理器自該共享記憶體讀取該第一資料， 19 201211771 —、-一 *0 35295twf.doc/I 無法從該共享記憶體以逆方向將_於該第—資料的資料 該通轉理器J'無法從該協同處理器將同額於該 料^二3資料寫人至該共享記憶體，其中所指的同額資 枓疋等同或類似該第一資料的資料量大小。 稱值專利麵第11項崎之異質雙核心之非對 «'、，其中傳送該第二資料的資料流量方向為單一 :二僅由該協同處理器來寫人將該第二資料寫入至該郵 =’並由該該通用處理器自該郵箱讀取該第二賴，益法 協向將同額於該第二資料的資料再回傳至該 次粗宜s無法從該通用處理器將同額於該第二資料的 資箱’其中所指的同額資料是等同或類似該 弟一貢枓的資料量大小。 稱傳請f利範圍第11項所述之異質雙核心之非對 / ，八中該共享記憶體包括一旗標暫存器，該旗 :降=旗標内容用以記錄寫入權限、讀取權限、寫入 隐體的起始位置與讀取記憶體的終止位置。 稱傳=請甘專利範圍第14項所述之異質雙核心之非斜 後碑法，其中該通用處理器與該協同處理器以輪詢註 μ的方式來使用該共享記憶體，其中該通用處= 器根據内容做寫入動作’該協同處理 碼棕皙存益的旗標内容做讀取動作。 稱僂=·如申請專利範圍帛11項所述之異質雙核心之非對 運算曰1方法=’其中該第一資料為一畫面，該協同處理器的 疋針對該畫面中的局部圖型做位置檢測，該第二資料 20 201211771 xw-010 35295twf.doc/I 為該畫面中的局部圖型的確切位置。 17.如申請專利範圍第u項所述之異質雙核心之 ，傳輸方法，其中該第一資料為一連續晝面，該協同處理 益Ϊ運算*針對該連續晝面中的相鄰兩晝面做分析比較， 該-資料為該連續晝面中的相鄰兩晝面的差異點。 稱傳請，利範圍第11項所述之異質雙核心之非斜 器的運4針對資料為一語音資料’該協同處理 為經壓缩音資料做語音壓縮計算’該第二資料 運罝β、中該第一貝枓為一檔案，該協同處理器的 案。疋.+對該檔案做驗，該第二資料為祕缩的權 稱傳圍第11項所述之異質雙核心之非對 該第二資料心^協同處理器向該郵箱發出請求，以將 用處理r郵箱，之後該郵箱發出中斷命令給該通 用题理盗，以使該通聽理器讀取該第二 4 21
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