بنية ناقل متقدمة لوحدة التحكم الدقيقة

بنية ناقل المتحكمات الدقيقة المتقدمة من Arm ( AMBA ) هي معيار مفتوح، ومواصفات ربط داخلية على الشريحة لتوصيل وإدارة الوحدات الوظيفية في تصميمات الأنظمة على شريحة (SoC). تُسهّل هذه البنية تطوير تصميمات المعالجات المتعددة التي تضم أعدادًا كبيرة من وحدات التحكم والمكونات ذات بنية ناقل . منذ نشأتها، تجاوز نطاق AMBA، على الرغم من اسمها، أجهزة المتحكمات الدقيقة بكثير. تُستخدم AMBA اليوم على نطاق واسع في مجموعة من أجزاء ASIC وSoC، بما في ذلك معالجات التطبيقات المستخدمة في الأجهزة المحمولة الحديثة مثل الهواتف الذكية . AMBA هي علامة تجارية مسجلة لشركة Arm Ltd. ^{[ 1 ]}

طُرحت تقنية AMBA من قِبل شركة Arm عام 1996. وكانت أولى ناقلات AMBA هي ناقل النظام المتقدم (ASB) وناقل الأجهزة الطرفية المتقدم (APB). وفي الإصدار الثاني، AMBA 2 عام 1999، أضافت Arm ناقل AMBA عالي الأداء (AHB) الذي يعمل ببروتوكول حافة الساعة الواحدة. وفي عام 2003، طرحت Arm الجيل الثالث، AMBA 3، الذي تضمن واجهة التوسعة المتقدمة (AXI) لتحقيق أداء ربط أعلى، وناقل التتبع المتقدم (ATB) كجزء من حل CoreSight لتصحيح الأخطاء وتتبعها على الشريحة. وفي عام 2010، طُرحت مواصفات AMBA 4 بدءًا من AMBA 4 AXI4، ثم في عام 2011 ^{[ 2 ]} تم توسيع نطاق التماسك على مستوى النظام باستخدام AMBA 4 AXI Coherency Extensions (ACE). في عام 2013 ^{[ 3 ]،} تم تقديم مواصفات واجهة المحور المتماسك AMBA 5 (CHI)، مع طبقة نقل عالية السرعة مُعاد تصميمها وميزات مصممة لتقليل الازدحام. تُعد هذه البروتوكولات اليوم المعيار الفعلي لبنى ناقل المعالجات المدمجة نظرًا لتوثيقها الجيد وإمكانية استخدامها دون رسوم ترخيص.

لا يقتصر الجانب المهم في نظام على شريحة (SoC) على المكونات أو الوحدات التي يحتويها فحسب، بل يشمل أيضاً كيفية ترابطها. ويُعدّ AMBA حلاً لربط هذه الوحدات ببعضها البعض.

يهدف معيار AMBA إلى:

• تسهيل تطوير منتجات المتحكمات الدقيقة المدمجة بشكل صحيح من المرة الأولى باستخدام وحدة معالجة مركزية واحدة أو أكثر، أو وحدة معالجة رسومية، أو معالجات إشارات،
• أن تكون مستقلة عن التكنولوجيا، للسماح بإعادة استخدام وحدات الملكية الفكرية الأساسية ، والوحدات الطرفية، ووحدات النظام الكلية عبر عمليات الدوائر المتكاملة المتنوعة،
• تشجيع تصميم الأنظمة المعيارية لتحسين استقلالية المعالج، وتطوير مكتبات الملكية الفكرية للأجهزة الطرفية والأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام
• تقليل البنية التحتية للسيليكون مع دعم الاتصال عالي الأداء ومنخفض الطاقة على الشريحة.

تحدد مواصفات AMBA معيارًا للاتصالات على الشريحة لتصميم وحدات تحكم دقيقة مدمجة عالية الأداء. وهي مدعومة من قبل شركة Arm Limited بمشاركة واسعة من مختلف القطاعات الصناعية.

تحدد مواصفات AMBA 5 الحافلات/الواجهات التالية:

• مواصفات بروتوكولات AXI5 و AXI5-Lite و ACE5
• ناقل عالي الأداء متطور (AHB5، AHB-Lite)
• واجهة المحور المتماسك (CHI) ^{[ 3 ]}
• واجهة الترجمة الموزعة (DTI)
• ناقل الفلاش العام (GFB)

تحدد مواصفات AMBA 4 الحافلات/الواجهات التالية:

• ملحقات تماسك AXI (ACE) - تُستخدم على نطاق واسع في أحدث معالجات Arm Cortex-A بما في ذلك Cortex-A7 و Cortex-A15
• AXI Coherency Extensions Lite (ACE-Lite)
• واجهة قابلة للتوسيع المتقدمة 4 (AXI4)
• واجهة قابلة للتوسيع المتقدمة 4 لايت (AXI4-Lite)
• واجهة متقدمة قابلة للتوسيع لأربعة تدفقات (AXI4-Stream v1.0)
• ناقل التتبع المتقدم (ATB الإصدار 1.1)
• ناقل الأجهزة الطرفية المتقدم (APB4 الإصدار 2.0)
• واجهات AMBA منخفضة الطاقة (قناة Q وقناة P)

تحدد مواصفات AMBA 3 أربعة ناقلات/واجهات:

• واجهة قابلة للتوسيع المتقدمة (AXI3 أو AXI v1.0) - تُستخدم على نطاق واسع في معالجات Arm Cortex-A بما في ذلك Cortex-A9
• ناقل عالي الأداء متطور (AHB-Lite v1.0)
• ناقل طرفي متقدم (APB3 الإصدار 1.0)
• ناقل التتبع المتقدم (ATB الإصدار 1.0)

تحدد مواصفات AMBA 2 ثلاثة ناقلات/واجهات:

• ناقل عالي الأداء متطور (AHB) - يُستخدم على نطاق واسع في تصميمات ARM7 و ARM9 و Arm Cortex-M
• ناقل النظام المتقدم (ASB)
• ناقل طرفي متقدم (APB2 أو APB)

تحدد مواصفات AMBA (الإصدار الأول) ناقلين/واجهتين:

• ناقل النظام المتقدم (ASB)
• ناقل طرفي متقدم (APB)

لا يتم تحديد جوانب التوقيت ومستويات الجهد على ناقل البيانات بواسطة المواصفات.

تُقدّم شركة Arm Limited مجموعة من نوى الملكية الفكرية القابلة للتصنيع ( IP ) تحت اسم AMBA Products ، والتي تُتيح ترخيصها لتنفيذ ناقل رقمي ضمن نظام على شريحة (SoC) لنقل البيانات وتخزينها بكفاءة عالية باستخدام مواصفات بروتوكول AMBA. تشمل هذه المجموعة: وحدة ربط الشبكة (CoreLink NIC-400)، ووحدة ربط الذاكرة المتماسكة (CoreLink CCI-500)، ووحدات تحكم ذاكرة SDRAM (CoreLink DMC-400)، ووحدات تحكم DMA (CoreLink DMA-230 وDMA-330)، ووحدات تحكم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (L2C-310)، وغيرها.

يستخدم عدد من المصنّعين ناقل AMBA في تصميماتهم غير المتوافقة مع معمارية ARM. فعلى سبيل المثال، تستخدم شركة Infineon ناقل AMBA في معالج ADM5120 SoC المبني على معمارية MIPS .

• Wishbone من OpenCores - بنية ناقل بيانات مجانية ومفتوحة المصدر (كانت سابقًا من Silicore)
• تقنية ناقل CoreConnect من شركة IBM ، المستخدمة في معالجات PowerPC المدمجة من IBM ، وكذلك في العديد من الأنظمة الأخرى الشبيهة بأنظمة SoC المزودة بمعالجات Xilinx MicroBlaze أو ما شابهها.
• IPBus من IDT
• Avalon – نظام ناقل خاص بشركة Altera للاستخدام في معالجات Nios II SoCs الخاصة بهم ^{[ 5 ]}
• بروتوكول النواة المفتوحة (OCP) من شركة Accellera
• تقنية HyperTransport (HT) من AMD (على الرغم من أن هذه واجهة خارجية وليست ناقلًا داخليًا).
• QuickPath Interconnect (QPI) من Intel (على الرغم من أن هذه واجهة خارجية وليست ناقلًا داخليًا).
• مشاركة افتراضية من PICC - مجانية ومفتوحة المصدر
• TileLink - بنية ناقل بيانات مجانية ومفتوحة المصدر من تحالف CHIPS ^{[ 6 ]}

• المواصفات الوظيفية
• سيد/عبد (تكنولوجيا)
• الشبكة على شريحة ، بديل للبنى القائمة على ناقل البيانات

• الصفحة الرئيسية لمطوري Arm AMBA - من Arm
• الصفحة الرئيسية لمواصفات AMBA - من ARM
• جمعية إدارة الأصول الأمريكية (AMBA)
• وثائق AMBA - من ARM
  • مواصفات AMBA 2 بما في ذلك AHB - من ARM
  • مواصفات بروتوكول AMBA AXI وACE: AXI3 وAXI4 وAXI4-Lite، وACE وACE-Lite - من ARM
  • مواصفات AMBA APB بما في ذلك APB4 و APB3 و APB2 - من ARM