AHB กับ AXI: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

AHB และ AXI เป็นทั้งบัสมาสเตอร์ บัสมาสเตอร์ทั้งสองนี้เป็นส่วนหนึ่งของบัส AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) เป็นเป้าหมายในการออกแบบระบบประสิทธิภาพสูง แบนด์วิธ และความถี่

ต้นแบบบัสทั้งสองมีความสัมพันธ์กันแม้ว่าจะแตกต่างกันในหลาย ๆ ด้าน และความแตกต่างได้กล่าวถึงในบทความนี้ด้านล่างนี้

ประเด็นที่สำคัญ

1. AHB (Advanced High-Performance Bus) เป็นโปรโตคอลสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความหน่วงต่ำ ในขณะเดียวกัน AXI (Advanced eXtensible Interface) ก็เป็นโปรโตคอลบัสขั้นสูงที่ให้ปริมาณงานและความยืดหยุ่นสูงขึ้น
2. AHB ใช้นาฬิกาแบบขอบเดียว ในขณะที่ AXI ใช้นาฬิกาแบบสองขอบ ส่งผลให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลใน AXI เร็วขึ้น
3. AHB รองรับความยาวไปป์ไลน์คงที่ ในขณะที่ AXI อนุญาตให้ใช้ความยาวไปป์ไลน์แบบแปรผันได้ ทำให้มีประสิทธิภาพและการปรับแต่งสูงขึ้น

เอเอชบี vs แอ็กซี่

AHB (Advanced High-Performance Bus) เป็นโปรโตคอลบัสที่พัฒนาโดย ARM และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน SoC ระดับกลางถึงระดับสูง AXI (Advanced eXtensible Interface) ยังเป็นโปรโตคอลบัสที่พัฒนาโดย ARM และเป็นเวอร์ชันล่าสุดของตระกูลโปรโตคอล AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)

บัสประสิทธิภาพสูงขั้นสูงเป็นบัสช่องทางเดียวซึ่งเป็นโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมอย่างมากของ ARM รองรับธุรกรรมคงค้างเดี่ยวต่อบัสมาสเตอร์ เวลาแฝงของบัสของ เอบี เริ่มต้นที่ธุรกรรม 16 ไบต์

คุณสมบัติบางอย่างของ AHB คือโปรโตคอลนาฬิกาแบบขอบเดียว ธุรกรรมแยก ความกว้างบัสขนาดใหญ่ การถ่ายโอนที่ถูกล็อค

AXI เป็นบัสหลายช่องสัญญาณ มี 5 ช่อง ได้แก่ ช่องอ่านข้อมูล ช่องข้อมูลเขียน ช่องอ่านที่อยู่ ช่องเขียนที่อยู่ และช่องตอบกลับเขียน AXI รองรับธุรกรรมคงค้างหลายรายการ

เวลาแฝงของบัสของ AXI เริ่มต้นที่ธุรกรรม 64 ไบต์ คุณสมบัติบางอย่างของ AXI ได้แก่ QoS, ไฟแฟลชเขียน, โหมดการสื่อสารฟูลดูเพล็กซ์ ฯลฯ

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	เอบี	แกน
แบบเต็ม	บัสประสิทธิภาพสูงขั้นสูง	อินเทอร์เฟซที่ขยายได้ขั้นสูง
ช่อง	เป็นรถโดยสารแบบช่องทางเดียว	เป็นรถบัสหลายช่องทาง
คุณสมบัติ	การยกเลิก Early Burst, การโอนแบบล็อค	QoS, เขียนการแทรกข้อมูล, การถ่ายโอนข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกัน, ความไม่แปรผันของไบต์
พื้นที่ที่อยู่ที่กำหนดให้กับทาสเดี่ยว	คือ 1 KB สำหรับ AHB	AXI คือ 4 KB
ความยาวระเบิด	ความยาวต่อเนื่องสำหรับ AHB คือ 1, 2, 6, 16 (ยกเว้นประเภท INCR)	ความยาวต่อเนื่องคือตั้งแต่ 1-16 สำหรับ AXI3 และตั้งแต่ 1-256 สำหรับ AXI4

เอเอชบีคืออะไร?

เอเอชบี ย่อมาจาก บัสประสิทธิภาพสูงขั้นสูง. เป็นบัสช่องทางเดียวซึ่งเป็นบัสที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีช่องที่อยู่หนึ่งช่อง ช่องอ่านข้อมูล และช่องข้อมูลเขียน

ต้นแบบบัสแต่ละรายใน AHB เชื่อมต่อกับบัสที่ใช้ร่วมกันแบบช่องสัญญาณเดียว AHB มีเพียงสองรอบบัสในธุรกรรมธรรมดา เฟสที่อยู่ และเฟสข้อมูลถัดไป AHB มีความกว้างบัสขนาดใหญ่

ใน AHB หากผู้ใช้ไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านเวลาได้ ก็จะไม่รองรับไปป์ไลน์ที่ลงทะเบียนในเส้นทาง

และเนื่องจากไม่สามารถรองรับการแทรกรีจิสเตอร์ไปป์ไลน์ จึงไม่เปิดใช้งานความถี่ที่สูงกว่า และจำกัดความถี่สูงสุดสำหรับการออกแบบแทน

AHB ไม่รองรับฟีเจอร์ QoS, ไฟแฟลชเขียน และรองรับเอกสิทธิ์เฉพาะ รองรับการถ่ายโอนที่ถูกล็อคเท่านั้น มีการกระจายพลังงานต่ำและมีปริมาณงานจำกัด นอกจากนี้ ความยาวต่อเนื่องใน AHB ได้รับการแก้ไขแล้ว

คือ 1, 2, 6, 16 ยกเว้นกรณีของ INCR ใน INCR การระเบิดสามารถมีความยาวเท่าใดก็ได้ แม้ว่าจะไม่ได้แชร์นานแค่ไหนก็ตาม นอกจากนี้ยังสามารถมีความยาวเท่าใดก็ได้จนกว่าจะไม่ทะลุ 4K

AHB เปิดตัวใน AMBAversion 2 โดย ARM บริษัทจำกัด และเป็นโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมอย่างมากจนกระทั่งไม่มีการเปิดตัว AXI เวอร์ชันใหม่

AXI คืออะไร?

แกน ย่อมาจาก Advanced eXtensible Interface เป็นบัสหลายช่องสัญญาณที่ออกแบบมาสำหรับการสื่อสารบนชิป เป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสารโหมด Full-duplex ประสิทธิภาพสูง ความถี่สูง

AXI มี 5 ช่องสัญญาณและแต่ละช่องเป็นอิสระจากกัน

ช่องต่างๆ ได้แก่ ช่องที่อยู่การเขียน (AW) ช่องช่องข้อมูลเขียน (W) ช่องข้อมูลการอ่านหรือที่รู้จักในชื่อ R (การตอบกลับการอ่านจะถูกส่งไปด้วย) ช่องช่องที่อยู่การอ่าน (AR) และช่องทางการตอบสนองในการเขียน (B)

เนื่องจาก AXI มี 5 ช่องสัญญาณคู่ขนานที่ทำงานอยู่ จึงมีการใช้สายไฟจำนวนมาก ปู เค้าโครง ผู้ใช้สามารถแทรกไปป์ไลน์รีจิสเตอร์ที่ใดก็ได้ในเส้นทางของช่องทางใดช่องทางหนึ่ง และด้วยเหตุนี้ AXI จึงมีความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้น

คุณลักษณะบางอย่างที่ AXI มี ได้แก่ การถ่ายโอนข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกัน (โดยใช้แฟลช), ที่อยู่/การควบคุมที่แยกจากกัน, เฟสข้อมูล, ความแปรปรวนของไบต์, ธุรกรรมแบบแยกส่วนพร้อมที่อยู่เริ่มต้นที่ออก, QoS, การทำธุรกรรมให้เสร็จสิ้นนอกคำสั่ง, การเขียนข้อมูล Interleaving และอะตอมมิก การดำเนินงาน

แท้จริงแล้ว AXI มีกลไกการส่งสัญญาณเพิ่มเติม เช่น AxRegion และ AxUser

สามารถมีการถ่ายโอนข้อมูลได้หลายครั้งสำหรับคำขอเดียวใน AXI ซึ่งหมายความว่าเป็นโปรโตคอลแบบต่อเนื่อง ช่วยให้ง่ายขึ้นเมื่อต้องถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากจากหรือไปยังที่อยู่ของรูปแบบเฉพาะ

การระเบิดต่อเนื่องใน AXI มีสามประเภท: FIXED, INCR และ WRAP. ความยาวของการระเบิดเหล่านี้ทราบตั้งแต่เริ่มต้น และสามารถอยู่ระหว่าง 1-16 สำหรับ AXI3 และ 1-256 สำหรับ AXI4

ความแตกต่างหลักระหว่าง AHB และ AXI

1. AHB ย่อมาจาก Advanced High-Performance Bus ซึ่งเป็นบัสช่องทางเดียว ในขณะที่ AXI เป็นบัสหลายช่องสัญญาณและย่อมาจาก Advanced eXtensible Interface
2. AHB ไม่สนับสนุนการทำธุรกรรม "นอกคำสั่ง" ให้เสร็จสิ้น ในขณะที่ AXI รองรับการทำธุรกรรม "นอกคำสั่ง" ให้เสร็จสิ้น
3. AHB มีการกระจายพลังงานต่ำในขณะที่ AXI มีการกระจายพลังงานสูง
4. การใช้งาน AHB Bus นั้นสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้งาน AXI เนื่องจาก AXI ใช้พลังงานมากกว่า 50%
5.  การถ่ายโอนข้อมูลแบบไม่สอดคล้องกันโดยใช้ค่าคงที่ของแฟลชและไบต์คือคุณสมบัติบางอย่างที่ AHB จะไม่รองรับ แต่ AXI รองรับ
6. AHB ไม่รองรับการเขียนแฟลชในขณะที่ AXI รองรับ
7. AHB รองรับการถ่ายโอนที่ถูกล็อค ในกรณีของ AXI นั้น AXI 3 รองรับการถ่ายโอนที่ถูกล็อค ในขณะที่ AXI4 ไม่รองรับ
8. AHB ไม่รองรับการโอนแบบพิเศษ ในขณะที่ AXI รองรับ
9. เวลาแฝงของบัสของบัสมาสเตอร์ AHB เริ่มต้นต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับของ AXI

อ้างอิง

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

อัพเดตล่าสุด : 11 มิถุนายน 2023