AMBA-AXI（二）AXI的序，保序与乱序

💡Note：

本文是根据AXI协议IHI0022F_b_amba_axi_protocol_spec.pdf（issue F）整理的。

主要是分享AXI3.0和4.0部分。

如果内容有问题请大家在评论区中指出，有补充或者疑问也可以发在评论区，互相学习🙌

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Ordering

Read ordering：相同的master发出相同ARID的burst到不同的slave，这些burst数据返回的顺序必须跟发出的地址顺序一样；RID要和ARID一样。

Write ordering：AXI4.0中写数据必须跟地址的顺序是一样的，因为缺少WID来跟AWID对应。

总线得到master 的ARID, AWID, WID之后，会增加几个bit用以区分不同master的ID，这样master不必考虑它发出的ID跟其他master相同，总线会将拓宽之后的ARID, AWID, WID发给slave，所以slave收到的ID可能会宽一些，并且可能跟mater发出的ID不同。

Slave返回的RID也是经过拓宽的，因为slave发出的RID和ARID相同，这个RID在经过总线的时候，总线将多余的bit去掉再给到mater，所以master收到的RID和它发出的ARID是一样的。（BID也是一样的）

1. 同一个burst的不同transfer的ID一定是相同的吗？

对于读操作，ARID只采样一次，每次transfer的RID，都要跟ARID相同，所以不同transfer的RID是相同的。

对于写操作，BRESP只有一次，它也要跟AWID相同，所以也是相同的

2. 同一个burst的不同transfer的完成顺序跟发起顺序是相同的吗

因为同一个burst中的transfer用的是相同的RID，没法区分不同transfer RDATA，所以只能要求transfer完成顺序是跟发起顺序是一样的。

写的话只对burst回一个resp。

AXI对ordering的要求

1. 相同channel的、相同ID的burst，如果destination（写的destination是slave，读是master）也是相同的，那么这些burst请求要in-order。

这句话怎么理解呢，比如master在AR通道发出了相同ID的多笔burst命令，如果这些burst都是传给同一个memory location，那么它们到达memory的顺序跟master request顺序一样。

但是如果是发给不同的memory location，那不需要保证请求到达slave的顺序，不符合上面“同一个destination”这个条件。

2. 相同ID的response，他们在返回给master的时候，也要跟请求的顺序是相同的。

AXI没有要求ordering的地方

• Transactions from different Managers

• Read and write transactions

• Transactions with different IDs

• Transactions to different Peripheral regions

• Transactions to different Memory locations

保序和乱序

这里讨论的保序和乱序都是基于一个master发出的请求。并且粒度是一个burst传输。

问题1：什么是保序？

1. Master对同一memory location发出的读burst请求按照master发出的顺序，到达memory。

2. Memory location对master的读响应，按照请求的顺序返回给master。

3. Master对同一memory location发出的写burst请求按照master发出的顺序，到达memory。

4. Memory location对master的写响应，按照请求的顺序返回给master。

5. Master对同一memory location先发写再发读，确保写先到达memory。读到的是写进去的数据。

问题2：什么是乱序？

1. 读响应返回的顺序跟读请求的顺序不同。

2. 写响应返回的顺序跟写请求的顺序不同

问题3：什么时候要保序？

相同channel、相同ID，并且相同destination，那这些传输用in-order。比如master发出相同ID的请求到一个或者多个slave，那它收到的响应要跟请求顺序是一样的。

问题4：什么时候可以乱序？

1. 同一master发出请求的ID不同。

2. 同一master对不同的memory location或者peripheral space发出的请求。

3. 不同master发出的请求之间。（是否会操作相同的地址，不在AXI考虑范围内，AXI不解决一致性问题）

out-order不是master决定的，因为这不会增加master的效率，而是由slave决定的，比如不同slave返回数据的距离和速度不同。

slave 会保证：

1. 如果先收后到对于同一memory location的写和读，那么写的顺序在读之前。

2. 如果先收后到对于同一memory location的读和写，那么读的顺序在写之前。