AHB vs AXI: Rozdíl a srovnání

AHB a AXI jsou oba hlavní sběrnice. Oba tyto mastery sběrnice jsou součástí sběrnice AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture). Je to cíl pro návrh systému s vysokým výkonem, šířkou pásma a frekvencí.

Oba hlavní sběrnice jsou korelovány, i když se v mnoha aspektech liší a rozdíly jsou uvedeny v tomto článku níže.

Key Takeaways

1. AHB (Advanced High-performance Bus) je protokol pro vysoce výkonné datové přenosy s nízkou latencí. AXI (Advanced eXtensible Interface) je zároveň pokročilejší sběrnicový protokol poskytující vyšší propustnost a flexibilitu.
2. AHB využívá jednohranné hodiny, zatímco AXI používá dvouhranné hodiny, což má za následek rychlejší přenos dat v AXI.
3. AHB podporuje pevnou délku potrubí, zatímco AXI umožňuje variabilní, což umožňuje vyšší výkon a přizpůsobení.

AHB vs AXI

AHB (Advanced High-performance Bus) je sběrnicový protokol vyvinutý společností ARM a je široce používán ve středních až špičkových SoC. AXI (Advanced eXtensible Interface) je také sběrnicový protokol vyvinutý společností ARM a je nejnovější verzí rodiny protokolů AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture).

Advanced High-performance Bus je jednokanálová sběrnice, která je velmi oblíbeným protokolem ARM. Podporuje jednu nevyřízenou transakci na hlavní sběrnici. Latence autobusu AHB začínají na 16bajtových transakcích.

Některé funkce AHB jsou jednohranný protokol hodin, rozdělené transakce, velké šířky sběrnice, zamčené přenosy.

AXI je vícekanálová sběrnice s 5 kanály, které jsou Čtení datového kanálu, Zápisový datový kanál, Čtení adresového kanálu, Zápis adresového kanálu a Zápisový kanál odpovědi. AXI podporuje více nevyřízených transakcí.

Latence sběrnice AXI začínají na 64 Byte transakcí. Některé funkce AXI jsou QoS, záblesky zápisu, plně duplexní komunikační režim atd.

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	AHB	AXI
Plná forma	Pokročilá vysoce výkonná sběrnice	Pokročilé rozšiřitelné rozhraní
Kanál	Jedná se o jednokanálovou sběrnici.	Jedná se o vícekanálovou sběrnici.
Funkce	Předčasné ukončení burstu, uzamčené přenosy	QoS, Write Data Interleaving, unaligned data transfer, byte invariance.
Adresový prostor přidělený pro jednu podřízenou jednotku	Pro AHB je to 1 KB.	Pro AXI je to 4 KB.
Délky roztržení	Délky burst pro AHB jsou 1, 2, 6, 16. (kromě typů INCR)	Délky burstů jsou od 1-16 pro AXI3 a od 1-256 pro AXI4.

Co je AHB?

AHB znamená Pokročilá vysoce výkonná sběrnice. Jedná se o jednokanálovou sběrnici, která je také sdílenou sběrnicí s jedním adresovým kanálem, čteným datovým kanálem a zapisovacím datovým kanálem.

Každý z masterů sběrnice v AHB se připojuje k jednokanálové sdílené sběrnici. AHB má pouze dva cykly sběrnice v jednoduché transakci, fázi adresy a následnou datovou fázi. AHB má velké šířky sběrnic.

V AHB, pokud uživatel není schopen splnit požadavky na časování, pak nepodporuje kanál, který se registruje v jeho cestě.

A kvůli své neschopnosti podporovat vkládání registrů potrubí neumožňuje vyšší frekvenci a místo toho omezuje maximální frekvenci pro návrh.

AHB nepodporuje funkci QoS, záblesky zápisu a podporu Exclusive. Podporuje pouze uzamčené přenosy. Má nízký ztrátový výkon a omezenou propustnost. Také délky burstů v AHB jsou pevné.

Jsou to 1, 2, 6, 16 kromě případu INCR. V INCR může mít burst libovolnou délku, i když není sdíleno, jak dlouhý bude. Také může mít libovolnou délku, pouze dokud nepřekročí 4K.

AHB byl představen ve verzi AMBA 2 společností ARM omezená společnost a byl to velmi populární protokol, dokud nebyla představena nová verze AXI.

Co je AXI?

AXI znamená Advanced eXtensible Interface. Jedná se o vícekanálovou sběrnici navrženou pro komunikaci na čipu. Jedná se o vysoce výkonné, vysokofrekvenční, plně duplexní komunikační rozhraní.

V AXI je 5 kanálů a každý z nich je nezávislý na druhém.

Kanály jsou kanál zápisu adresy (AW), kanál zápisu dat (W), kanál čtení dat alias R (s ním je také odeslána odezva čtení), kanál čtení adresy (AR) a kanál odpovědi zápisu (B).

Vzhledem k tomu, že AXI má 5 paralelních běžících kanálů, používá se mnoho vodičů položit rozvržení. Uživatel může vložit pipeline registr kamkoli do cesty kteréhokoli z kanálů a díky tomu umožňuje AXI vyšší frekvenci provozu.

Některé z funkcí, které má AXI, jsou nezarovnaný přenos dat (pomocí stroboskopů), oddělená adresa/řízení, datové fáze, byte invariance, shlukové transakce s vydanou počáteční adresou, QoS, dokončení transakce mimo pořadí, prokládání dat pro zápis a atomické operace.

Ve skutečnosti má AXI další signalizační mechanismy jako AxRegion a AxUser.

V AXI může být více datových přenosů pro jeden požadavek, což znamená, že jde o protokol založený na burst. Usnadňuje to, když je třeba přenést velké množství dat z nebo na adresy určitého vzoru.

V AXI jsou tři typy burstů: FIXED, INCR a WRAP. Délka těchto burstů je známa od začátku a může být od 1-16 pro AXI3, zatímco 1-256 pro AXI4.

Hlavní rozdíly mezi AHB a AXI

1. AHB je zkratka pro Advanced High-performance Bus, což je jednokanálová sběrnice. Zatímco AXI je vícekanálová sběrnice a znamená Advanced eXtensible Interface.
2. AHB nepodporuje dokončení „transakce mimo pořadí“, zatímco AXI podporuje dokončení „transakce mimo pořadí“.
3. AHB má nízký ztrátový výkon, zatímco AXI má vysoký ztrátový výkon.
4. Využití sběrnice AHB je vyšší ve srovnání s využitím AXI, protože AXI využívá o 50 % více energie.
5.  Nezařazený přenos dat pomocí stroboskopu a bajtové invariance jsou některé z funkcí, které by AHB nepodporovalo, ale AXI podporuje.
6. AHB nepodporuje záblesky zápisu, zatímco AXI je podporuje.
7. AHB podporuje uzamčený přenos. Zatímco v případě AXI, AXI 3 podporuje uzamčený přenos, zatímco AXI4 ne.
8. AHB nepodporuje exkluzivní převody, zatímco AXI je podporuje.
9. Latence sběrnice AHB bus master začínají nižší než u AXI.

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8704549/

Poslední aktualizace: 11. června 2023