AXI

1、Cachable和bufferable

一个Master发出一个读写的request，中间要经过很多Buffer，最后才能送到memory。这些Buffer的添加是为了outstanding，timing，performance等。
Buffer有两种类型：一种FIFO结构，仅仅就是保存发送Request给下一级或者返回Response给上一级。还有一种Buffer,在接受了上一级的Request之后立刻给上一级回response，告诉上一级这个操作已经做完了，而实际上这个操作并没有发到下一级Buffer，更没有被送到memory。有的人可能就问，write的时候这样可以，read的时候则无法这么做。其实read一样有bufferable，如果此处buffer的write data channel有此read需要的数据，就可以直接返回，而不用去访问memory，如果没有，则要把Request发到下一级。
总之，所以的访问都要经过这些buffer，是否bufferable在于何时由谁回response，在于是否要把request送到最终的memory。
Cacheable:
Interconnect其实只是一个路由的功能，内部有buffer，但并没有cache。而是在这个访问从Master发起request到送到最终的memory这个过程中，可能会经过一些cache，cacheable代表了是不是要去这个cache中查找自己需要的数据。要不要更新cache。
你说的利用cache来提高性能，有些操作是要求绝对non-cacheable的，比如device 内部寄存器的访问，这些都是MMR。只能使用non-cachable。

AXI 五个channel所有的信号，可以是Master-Interconnect，也可以是Interconnect-Slave，也可以直接是Master-Slave。

2、outstanding 乱序与穿插
简单讲，如果没有outstanding，或者说outstanding能力为1，则AXI Master的行为如下：

读操作：读地址命令->等待读数据返回->读地址命令->等待读数据返回->读地址命令->等待读数据返回。。。。。
写操作：写地址命令->写数据->等待写响应返回->写地址命令->写数据->等待写响应返回。。。。。（如果支持out-of-order，对于AXI3，写命令和写数据不一定有先后顺序且ID顺序不一定相同，AXI4因为已经没有WID信号，所以写数据的顺序要和写地址的顺序一样）


而如果outstanding能力为N>1的话，则：
读操作：可以连续发N个读地址命令，这期间如果读数据没有返回，则需要需要等待读数据返回，如果有读数据返回，则返回了几个，那么仍然可以接着发几个。也就是说，“在路上” 的读命令（或者读数据）最多可以是N。多说一点，可以看出，如果数据返回得比较慢，那么IP需要等待，效率就会比较低，因此，为了提高效率，有必要提高outstanding能力，以弥补”路上“（总线）引入的延时。但是也不能无限制地发，有可能会引起总线拥塞，把其他IP给堵住。
写操作：可以连续发出N组写地址（写数据）命令，这期间如果写响应没有返回，则必须等待写响应返回才能接着发写地址（写数据）命令，如果有写响应返回，则返回了几个，那么仍然可以接着发几组。也就是说，“在路上” 的写响应最多可以是N。

3、out of order 和interleave
乱序和间插是两个完全不同的概念。笼统的说，乱序指的是burst这个粒度，而间插指的是beat这个粒度。
简单说了，乱序是salve返回master请求的out of order特性，但这个slave可以是广义上的，一般总线会完成这个功能；而间插（interleave）是指写数据，或是读返回数据，按找不同ID交织出现。比如：ID0 ID1 ID0 ID1....。乱序和间插都有深度，一般乱序深度比间插大的多。上面那个例子就是间插深度为2的情况。

exclusive 和lock
1. 首先，Lock在amba2.0中就有涉及，意思是，某个master 可以通过Lock 总线来实现独占。只有当该master完成传输后才释放出总线。这样的话，总线的效率会降低。 2. 相比Lock，AXI 中引入了exclusive操作，不需要将bus锁定给某个master。而是通过TAG ID以及slave 返回的response来判断当前的传输是否成功。过程如下:
 1)mst 首先向slave的某个地址位置发起一个exclusive读操作。slave中的monitor会纪录下该mst的 ARID和 要访问的地址位置（返回EXOKEY)。
 2）mst向同一地址区域发起一exclusive写操作。slave同样要记录该操作的mst的 AWID 和 要访问的地址位置。如果AWID==ARID && 该地址内容没有改变（没有 其他的mst访问过），这个写操作就是成功的。该地址就会更新，同时slv会返回EXOKEY. 否则，slv会返回OKEY.
 由此看来，对于exclusive操作，总线其实允许其他mst同时来请求总线。比如，当其他mst要同时通过总线访问其他的slv时，上述2）就不满足，所以总线就不会被锁定

4、简单而言

outsatanding是对地址而言，一次burst还没结束，就可以发送下一相地址。而out-of-order和interleaving则是相对于 transaction，out-of-order说的是发送transaction​和接收的cmd之间的顺序没有关系，如先接到A的cmd，再接到B的cmd，则可以先发B的data，再发A的data；interleaving指的是A的data和B的data可以交错，如A1 B1 A2 B2 B3……

举个例子，从master和slave两个角色分别来看：

对于AXI master,先看写操作。如果分别发出WCMD1和WCMD2两个写命令给两个不同的slave，假设这两个写命令都是四拍的数据分别记为WDATA1_0，WDATA1_1，WDATA1_2，WDATA1_3，以及WDATA2_0，WDATA2_1，WDATA2_2，WDATA2_3。

如果master在自己的写数据总线上，依次发出WDATA2_0，WDATA2_1，WDATA2_2，WDATA2_3，WDATA1_0，WDATA1_1，WDATA1_2，WDATA1_3，这就叫写out of order；

如果master在自己的写数据总线上，依次发出WDATA2_0，WDATA1_0，WDATA2_1，WDATA1_1，WDATA2_2，WDATA2_3，WDATA1_2，WDATA1_3，这就叫写out of order且interleave；

注意，不论是out of order还是interleave，同一个命令对应的四拍数据在内部必须是顺序的，不能乱序。比如，不允许出现WDATA2_1，WDATA1_0，WDATA2_0，WDATA1_1，WDATA2_2，WDATA2_3，WDATA1_2，WDATA1_3这样的。

显然，你自己设计master时，如果是写操作，你不会主动发出out of oder和interleave的操作，因为这个明显增加了复杂度且没带来master自己的效率提高。

再看master读，同样发出RCMD1和RCMD2两个读命令给不同的slave，由于不同slave的响应速度不同，就可能出现RCMD2对应的读数据先返回到master的情况；再考虑到复杂系统的总线设计，master依次接收到RDATA2_0，RDATA1_0，RDATA1_1，RDATA1_2，RDATA2_1，RDATA2_2，RDATA1_3，RDATA2_3这样的数据是有可能的，这就是读的out of order且interleave。

所以，对于master，不建议发出out of order与interleave的写数据，但是必须支持out of order与interleave的读操作！

同理，可以分析，对于slave，必须支持out of order与interleave的写操作，不建议返回out of order与interleave的读数据 !

在一个系统中，interleave会明显增加设计复杂度，其实可以约定master,slave以及连接总线都不要使用interleave，（另外可以配置depth ==1，达到不支持interleaving的目的）这样可以降低复杂度，但out of order是AXI特性，这个功能必须支持。

 

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作者：南方铁匠
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/hit_shaoqi/article/details/53243173

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