【ARM CoreLink 系列 3 -- CCI-550 控制器介绍 】

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CCI Family

CCI-550 简介

Arm CoreLink CCI-550 Cache Coherent Interconnect 扩展了 CoreLink CCI-500。它在 big.LITTLE 处理器集群之间提供完整的缓存一致性，并为其他代理（如 Mali GPU、网络接口或加速器）提供 I/O 一致性。

CoreLink CCI-550 提供可扩展和可配置的互连，使 SoC 设计人员能够以尽可能小的面积和功耗满足性能目标，并且还增加了可降低整体系统延迟的监听滤波器。

CCI-550 功能

CCI-550 主要功能：

• ACE masters 之间的数据一致性;

• QoS 服务，用于配置transaction优先级;

• 输入和输出(I/O) 与 ACE-Lite master的一致性;

• master 和s laver之间的交叉开关互连功能;

• 性能监控单元(PMU)，用于对与性能相关的事件进行计数;

• 用于MMU 之间通信的主设备之间的DVM 消息传输;

• 侦听过滤器(核心功能)，可降低侦听功率并提高侦听未命中的性能;

• 支持 Arm TrustZone 技术以提供安全、非安全和受保护状态。

CCI-550 Interfaces

CCI-550 是高度可配的，你可以在系统中配置多个master 和 slave, 下图是一个基于CCI-550配置的系统框图：

上图中可以看到 支持ACE 协议的 S5 和 S6 接口连接了 Cortex-A53 和 Cortex-A72 ，CCI-550 可以管理 L1 Cache 和 L2 Cache之间数据共享和数据同步。

在CCI-550 中可以使用ADB-400（AMBA Domain Bridge）集成多个 power domain 和 clock domian；

• S0-S4 连接了支持 ACE-Lite 的 Mali-T860 GPU 或者 Mali-T880 GPU，或者支持 ACE-Lite + DVM 的 MMU；

• CCI-500 提供了 APB Salve 接口，可以通过 APB 接口来对CCI-550 进行配置；

• M5-M2 连接了 Memory controller，从而可以支持LPDDR4 和 LPDDR3；

• 对于 CCI-500 clock 和 power的控制可以通过 Q-channel 和 P-channel。

Snoop filter 使用背景

CPU从内存中读取数据到 cache line 的操作被称为 “load”，而将cache line中的数据写回到内存对应位置的操作则被称为 “store”。在硬件设计中，cache属于CPU的一部分，而CPU和内存之间是通过bus(总线)相连的，因此不管是"load"还是"store"操作，都需要经过总线的传输，总线的一次传输被称为 “transcation”。

总线被多个CPU所共享，某个CPU对总线的访问，都能被挂接在同一总线上的其他 CPU “看到”。

怎样看到？

实现的方式一般来说来有两种，其中一种就是是"Snooping"，

Snooping 机制采用广播的形式，也就是当一个CPU 修改了cache line之后，将广播通知到总线上其他所有的CPU。收听广播是需要耳朵的，对于CPU来说这个“耳朵”就是一个硬件单元，它会负责监听总线上所有 transactions 的广播。

广播的方式虽然简单，但要时刻监听总线上的一切活动，可得累个够呛，而且CPU之间共享的内存数据毕竟只占少数，大部分监听可以说都是白费力气，所以才引入了一个用于过滤的 snoop filter，过滤的标准就是看自家的CPU有没有缓存这个transaction涉及到的内存位置，或者说有没有对应的cache line。

那怎么判断有没有呢？
答： 识别 cache line的标准，自然是 Tag 比对：

过滤之后接收方的工作减轻了，可广播还一直在那儿呢，每个CPU产生的总线transaction，都要广播给其他的每个CPU，这得多消耗总线带宽(bandwidth)啊。假设CPU的个数是N，那么需要的总线带宽就是: N * (N-1) = N² - N

­所以，如果总线上CPU的数目比较少还好(2到8个)，这按平方的增长速度，多了总线可就吃不消了。

CCI-550 Snoop filter

如上文所述，CCI-550 包含一个监听过滤器(snoop filter)，用于记录存储在ACE master cache中数据的地址。

如果 coherency总线发起一个 snoop transaction 之后，但是这个时候，在其他master中并不存在所需的数据，snoop filter 就会给snoop transaction返回一个respons。

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