支援写入转送作用的计算机系统中促进读取完成的方法

摘要

一种促进计算机系统中读取完成的方法，该计算机系统支援写入转送作用。根据本发明，首先将转送存储器写入要求及其关联标签予以暂存，该关联标签是指定给区域总线的主控装置，且该转送存储器写入要求是来自该主控装置。一旦检测到与上述转送存储器写入要求的移动方向正好相反的读取要求，便验明此读取要求寻址到区域总线上的那一个主控装置，然后依据寻址到的主控装置，指定目的地标签给这个读取要求。在比较读取要求的目的地标签和转送存储器写入要求的关联标签之后，倘若两者不同，则让读取要求直接完成，以提高计算机系统效能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机系统，特别涉及一种用于高效能计算机系统的总线桥接器设计。

背景技术

计算机的架构一般是由一或多个总线(bus)来将数个装置予以互相连接，举例来说，传统的计算机系统包括一个中央处理器，其通过桥接逻辑装置连到外部的存储器，而桥接逻辑装置之中则具备主存储器控制单元来产生必要的控制信号以存取主存储器。桥接逻辑装置还含有与高带宽区域总线接合的接口，像是周边零件互连(Peripheral ComponentInterconnect，以下简称PCI)总线，而可以耦接到这个区域扩充总线的装置则包括：网络接口卡、音效处理器以及IDE控制器等等。

然而，对于周边总线上的其他装置所进行的主存储器存取，传统的桥接逻辑装置却是提供了相当差的效能，同样地，对于桥接逻辑装置所互连的周边零件之间以及中央处理器和周边总线之间的数据移转，传统的桥接逻辑装置一样是效能不彰。近年来，计算机系统愈来愈普遍地运用在处理多媒体的应用，如：视频和音频、电话及语音辨识之类的即时应用，这样的系统所需的不仅是中央处理器存取主存储器的速度要够，也要求各周边总线上的装置必须能够快速地存取主存储器，另一个重点则是能有效地管理处理器和周边总线间的交易(transaction)。因此，现代计算机系统所用的桥接逻辑装置必须具备有效率的排序和仲裁机制，以管理主存储器以及其他通过桥接逻辑装置本身连接的系统零件之间种种的存取要求。

为了达到更佳的效能，许多总线桥接器设计都针对其接口总线上所产生的写入交易而支援了写入转送(write posting)作用，特别是这些设计让总线桥接器可以接受并“转送(post)”发生于处理器总线或是周边总线上的写入交易。当总线桥接器收到写入数据时，尽管数据还未真正地写入主存储器或目标的总线，总线桥接器便可以先结束处理器或周边总线上的这笔写入交易。一旦写入的要求已经被转送在总线桥接器，该桥接器便能够以有效率的方式在稍后的时间完成这笔交易，而不会延误在处理器或周边总线上的原本的写入交易。

虽然总线桥接器的写入转送作用能大幅改善效能，但也引发了存储器一致性(memory coherency)的相关问题。为避免这种一致性问题，因而建立了不同的顺序规则，“PCI区域总线规格书(PCI Local BusSpecification)”便记载了总线桥接器的顺序要求，例如，其中一个要求提到：在读取命令于读取交易的总线上完成之前，相对于该读取交易而发生在桥接器的另一侧且在读取交易的总线上结束的转送存储器写入要求(posted memory write)，必须在读取发生的总线上以相同的顺序完成；换言之，读取交易在其发生的总线上完成之前，必须在读取命令于读取交易的总线上完成前先将产生于桥接器另一侧且在桥接器中所有准备转送的写入要求予以清空。但这些顺序要求太过严苛反而阻碍了系统效能的进一步提升。实际上，在读取命令的目的地与产生转送存储器写入要求的主控装置不相同的情况下，是可以迅速让读取完成；只有在读取命令的目的地与产生转送存储器写入要求的主控装置为相同的条件成立时，上述的顺序规则才必须确实遵守。

在鉴于此，亟需在总线桥接器之中提供一种机制，即使还有未完成的写入要求，还能够促进读取完成。

发明内容

本发明是针对一种用于支援写入转送作用的计算机系统中的促进读取完成方法，计算机系统包含了总线桥接器以及位于该桥接器其中一侧的一或多个总线主控装置，根据本发明，首先将这些总线主控装置与各标签形成关联，当发生一或多个转送存储器写入要求时，将这些转送存储器写入要求及其对应标签予以暂存，而这些标签是关联于产生这些转送存储器写入要求的对应总线主控装置。一旦检测到来自于总线桥接器另一侧的读取要求，即进行验明此读取要求是寻址到那一个总线主控装置，然后依据这个寻址到的总线主控装置，指定一个目的地标签给该读取要求，再进一步地将这个读取要求的目的地标签和暂存中的那些转送存储器写入要求的关联标签做比较，倘若读取要求的目的地标签与暂存中的转送存储器写入要求的关联标签均不相符，则让读取要求直接完成；否则，在暂存中的转送存储器写入要求清空之前，暂缓执行读取要求。

根据本发明的另一要点，先将区域总线的一或多个主控装置与各标签形成关联，再者，将转送存储器写入要求及其关联标签予以暂存，而此标签是关联于产生这个转送存储器写入要求的主控装置。一旦检测到与上述转送存储器写入要求的移动方向正好相反的读取要求，则验明这个读取要求是寻址到区域总线上的那一个主控装置，再依据这个寻址到的主控装置，指定目的地标签给该读取要求。接下来将此读取要求的目的地标签和该转送存储器写入要求的关联标签做比较，倘若读取要求的目的地标签不同于转送存储器写入要求的关联标签，则让读取要求直接完成；否则，在暂存中的转送存储器写入要求清空之前，暂缓执行读取要求。

根据本发明的又一要点，必须将转送存储器写入要求及其关联标签予以暂存，这个关联标签是指定给区域总线的主控装置，且该转送存储器写入要求是来自这个主控装置。一旦检测到与上述转送存储器写入要求的移动方向正好相反的读取要求，先验明此读取要求寻址到区域总线上的那一个主控装置，然后依据这个寻址到的主控装置，指定目的地标签给该读取要求。在比较读取要求的目的地标签和转送存储器写入要求的关联标签之后，倘若两者不同，则让读取要求直接完成，以提高计算机系统效能。

附图简述

图1是范例用的计算机系统方块示意图；以及

图2是根据本发明实施例的总线桥接器其主要执行步骤流程图。

符号说明

100～计算机系统

110～中央处理器

112～处理器总线

120～北桥

130～主存储器

132～存储器总线

140～南桥(总线桥接器)

142～PCI主要总线

143～PCI次要总线

150～PCI转PCI桥接器

160～IDE控制器

170～网络控制器

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

关于此处所附的流程图，其中的每个方块均可以代表方法步骤及执行该方法步骤的装置元件，而这里的装置元件可称之为执行方法步骤的手段、元件或单元，依据实施的方式，装置元件或其部分可以用硬体、软体、韧体、或是上述的组合来配置；至于所附的方块图，熟习此技艺者当应体会并非实际系统完整实施所需的元件均给予介绍或显示，而是只有那些对彻底了解本发明所需的元件才做详述和图示，此外，传统的元件或可以根据此处提供的教示便能容易地设计及制造的装置亦不做详述。

如图1所示，示范用的计算机系统100具备了包含两个主要元件的系统晶片：北桥(North Bridge)120与南桥(South Bridge)140，称之为“桥”的由来是其将多个不同总线连接在一起。北桥120是作为中央处理器110、主存储器130、绘图控制器(未显示)以及南桥140的连接点；北桥120将前端总线(front side bus，FSB)或处理器总线112转接到存储器总线132、AGP绘图总线(未显示)，以及周边总线142。南桥140简单地说整合了许多输出入控制器、提供不同周边装置和总线的接口，并且通过专属互连通道或是PCI总线(图中标号为142)与北桥120之间进行数据的移转，举例来说，南桥140可以含有IDE、USB、ISA等诸如此类的周边单元。实施例中南桥140整合了PCI转PCI桥接器150以克服电气负载的限制并且增加数据的吞吐量，PCI转PCI桥接器一般具有两个PCI接口：主要和次要接口，依据定义，桥接器连接最靠近中央处理器的PCI接口被称为主要PCI接口，而桥接器连接最远离中央处理器的PCI接口则被称为次要PCI接口，在图1的例子里，桥接器150的主要接口连接PCI总线142，桥接器150的次要接口则连接PCI总线144。为说明方便起见，图例中南桥140整合一个IDE控制器160，其位在次要PCI总线144之上，南桥140的外面还有一个网络控制器170连到次要PCI总线144。PCI转PCI桥接器150能够将转送存储器写入数据暂存在转送缓冲区(未显示)中并且负责确保转送的交易可以在最后的目的地上完成。一般会称那些能发起总线交易的装置为总线主控装置，为简明起见，下文会将南桥140及PCI转PCI桥接器150一起称为总线桥接器140。虽然本发明以图1的范例揭露如上，但本发明并不限定于任何特别形式的计算机系统。

接下来参考图2的流程图并且配合图1的范例，进一步地详细阐述本发明。总线桥接器140首先将PCI总线142和144上的每个主控装置与各别的标签形成关联，以PCI总线144为例，外部的网络控制器170其关联的标签为‘00’，内部的IDE控制器160其关联的标签则是‘01’，至于PCI总线142，中央处理器110和北桥120可视为一体，故两者一起关联至标签‘10’。图2所示的流程图是总线桥接器140执行的主要步骤，在步骤S210，将每个转送存储器写入要求及其标签予以暂存至转送缓冲区中，而这个标签是关联于产生该转送存储器写入要求的对应主控装置，例如：IDE控制器160企图转送一笔存储器写入交易，于是总线桥接器140便把转送的写入数据及其关联标签‘01’暂存在转送缓冲区中，此例中，存储器写入数据是寻址到主存储器130。在转送的写入交易到达最终目标(主存储器130)之前，IDE控制器160通常会发出中断(interrupt)要求，然后便从事其他的工作。中央处理器110则会因应这个中断要求而执行相对的中断服务常式，以读取IDE控制器160的任何一个暂存器来保证数据的一致，因此发出一个目的地为IDE控制器160的读取要求，从而出现在主要PCI总线142上。在步骤S220，当检测到这个移动方向与上述转送存储器写入要求正好相反的读取要求时，总线桥接器140便进入下个步骤S230来验明该读取要求是寻址到那一个总线主控装置，就这点而言，总线桥接器140检查读取要求以找出那些总线主控装置之中何者的地址范围涵盖此读取要求的目的地地址，由于本范例读取要求的目的地为IDE控制器160，所以这个读取要求的目的地地址会在IDE控制器160的地址范围之内。然后总线桥接器140为该读取要求编码产生目的地标签，而这个目的地标签的值是代表所寻址到的总线主控装置，其中目的地标签为‘01’以表示IDE控制器160，所以依据寻址到的总线主控装置，在步骤S240指定一个目的地标签给读取要求。

总线桥接器140接着进行步骤S250来比较上述读取要求的目的地标签和暂存中的转送存储器写入要求的关联标签，倘若由IDE控制器160所发出的存储器写入仍在桥接器140中等待转送，则目的地标签会与暂存中的关联标签相符，若是如此，必须先执行步骤S260好在读取要求完成前清空转送缓冲区，以满足PCI的顺序规则。另一方面，总线桥接器140允许其他的写入交易可以紧接在IDE控制器160上述的转送存储器写入要求之后请求转送，假设这些写入交易是由网络控制器170所发出，总线桥接器140同样会为它们将其关联标签‘00’存放在转送缓冲区。倘若在检测到上述寻址到IDE控制器160的读取要求之前，总线桥接器140就已经为IDE控制器160于主存储器130完成其转送存储器写入交易，在这种情形下，总线桥接器140在收到这个读取要求时便只剩下那些属于网络控制器170转送存储器写入要求，因此，该读取要求其值为‘01’的目的地标签将不会和转送缓冲区中的任何一个关联标签相符，根据本发明，此时可以忽略顺序规则而不会造成一致性的问题，所以总线桥接器140能够先执行步骤S270，不顾未完成的写入交易而直接让上述读取要求完成，如此将使系统效能获致大幅提升。虽然本发明已以产生在次要PCI总线的转送存储器写入要求的范例描述，同样的原则，本发明揭露的方法当然亦适用于产生在主要PCI总线的转送存储器写入要求。

综合以上所述，本发明提供了一种用于支援写入转送作用的计算机系统中促进读取完成的方法，简言之，本发明的方法先将一或多个总线主控装置与各标签形成关联，当转送存储器写入要求产生时，将这些转送存储器写入要求及其对应标签予以暂存，而这些标签是关联于产生这些转送存储器写入要求的总线主控装置。一旦检测到来自于总线桥接器另一侧的读取要求，即进行验明此读取要求是寻址到那一个总线主控装置，然后依据这个寻址到的总线主控装置，指定一个目的地标签给该读取要求，再进一步地将这个读取要求的目的地标签和暂存中的那些转送存储器写入要求的关联标签做比较，倘若读取要求的目的地标签与暂存中的转送存储器写入要求的关联标签均不相符，则让读取要求直接完成；否则，在暂存中的转送存储器写入要求清空之前，暂缓执行读取要求。以此方式，本发明藉由促进读取完成而大幅地增进系统整体效能。

虽然本发明已以一具体实施例揭露如上，然其仅为了易于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。