PowerQUICC II數(shù)據(jù)錯(cuò)誤保護(hù)機(jī)制探討

保證存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的完整性是存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素。兩個(gè)主要的方式用于完成這個(gè)任務(wù)：校驗(yàn)和糾錯(cuò)碼(ECC)。傳統(tǒng)上，奇偶校驗(yàn)是用的最為常見(jiàn)的手段，但是奇偶校驗(yàn)只有檢測(cè)一位錯(cuò)誤的能力且沒(méi)有糾錯(cuò)能力。在數(shù)據(jù)完整性方面ECC是一種更為綜合的手段用于探測(cè)和糾正單比特錯(cuò)誤以及探測(cè)雙比特錯(cuò)誤。本論題主要討論P(yáng)owerQUICCII數(shù)據(jù)錯(cuò)誤保護(hù)機(jī)制。飛思卡爾公司的以下產(chǎn)品都屬于PowerQUICCII的家族范疇。

1 奇偶校驗(yàn)基礎(chǔ)

PowerQUICCII 對(duì)60X總線以及局部總線都能進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，這兩者能夠同時(shí)的并且獨(dú)立的完成。

圖一展示了奇偶校驗(yàn)的原理構(gòu)成。0.29um工藝的設(shè)備（HiP3）DPRAM不支持任何的奇偶校驗(yàn)。0.25um（HiP4）和0.13（HiP7）設(shè)備一些奇偶校驗(yàn)?zāi)芰Φ靡栽鰪?qiáng)。

當(dāng)PowerQUICCII執(zhí)行一個(gè)存儲(chǔ)器寫(xiě)操作，他會(huì)產(chǎn)生一個(gè)奇偶校驗(yàn)/ECC。奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在外部的存儲(chǔ)器中。對(duì)于這種操作，PowerQUICCII 不會(huì)執(zhí)行校驗(yàn)比較并且也不會(huì)產(chǎn)生校驗(yàn)錯(cuò)誤。當(dāng)PowerQUICCII執(zhí)行一個(gè)存儲(chǔ)讀操作的時(shí)候，外部存儲(chǔ)器同時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位。PowerQUICCII校驗(yàn)邏輯計(jì)算當(dāng)前讀入數(shù)據(jù)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)并且和從外部存儲(chǔ)器中讀入的校驗(yàn)位進(jìn)行比對(duì)。兩者間任何的失配都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)錯(cuò)誤。那么PowerQUICCII 就會(huì)依據(jù)程序報(bào)告該類(lèi)錯(cuò)誤信息。

PowerQUICCII支持3種類(lèi)型的校驗(yàn)：一般，讀-調(diào)整-寫(xiě)，ECC。校驗(yàn)方式在每個(gè)BANK的BRn[DECC]進(jìn)行設(shè)定。每個(gè)bank可以有不同的校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑蛘呖梢栽O(shè)置為無(wú)校驗(yàn)。對(duì)于一般校驗(yàn)或者讀-調(diào)整-寫(xiě)校驗(yàn)，用戶可以通過(guò)BCR[EPAR]（對(duì)于60X總線），或者BCR[LEPAR]（對(duì)局部總線）選擇是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。這兩比特?cái)?shù)據(jù)是全局的并且應(yīng)用的所有的60X或局部總線上的BANK。ECC算法僅用于64比特?cái)?shù)據(jù)。存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度必須為64位的時(shí)候才能用ECC模式。

在存儲(chǔ)控制器中產(chǎn)生并檢查校驗(yàn)。603e核有自己獨(dú)立的校驗(yàn)邏輯，通過(guò)HID0[EBD]它必須被禁止。校驗(yàn)錯(cuò)誤通過(guò)MCP信號(hào)報(bào)告到603e核。MCP信號(hào)與HID0[EMCP]進(jìn)行邏輯與運(yùn)算。為了使MCP有效，HID0[EMCP]和MSR[ME]都必須置高。如果603e核被禁用，內(nèi)部的MCP自動(dòng)的從NMI_OUT引腳上輸出。在核禁用模式下，NMI_OUT應(yīng)該連接到主處理器的MCP管腳上。存儲(chǔ)控制將MCP有效在下列情況下：

. 校驗(yàn)錯(cuò)誤

.ECC雙比特錯(cuò)誤

.當(dāng)最大數(shù)目單比特錯(cuò)誤水平到達(dá)的時(shí)候ECC單比特錯(cuò)誤出現(xiàn)

60X總線數(shù)據(jù)校驗(yàn)管腳，dp【0：7】，與別的功能復(fù)用。他們可以在硬件復(fù)位的時(shí)候配置為校驗(yàn)管腳。

局部總線有以下專(zhuān)用的校驗(yàn)管腳：

. SIUMCR[PBSE],校驗(yàn)字節(jié)選擇使能,PGTA/PUPWAIT/PGPL4/PPBS用于字節(jié)校驗(yàn)

.SIUMCR[LPBSE]，局部總線校驗(yàn)字節(jié)選擇，如果LPBSE=1,那么將配置LGTA/LUPWAIT/LGPL4/LPBS為局部總線校驗(yàn)字節(jié)。

另外TESCR1,TESCR2等寄存器都與校驗(yàn)操作相關(guān)。

2? 讀-調(diào)整-寫(xiě)

為了支持一般校驗(yàn)，一個(gè)稱(chēng)為校驗(yàn)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器是必須的。校驗(yàn)存儲(chǔ)器有一個(gè)額外的與每個(gè)字節(jié)相關(guān)的比特。額外的比特和相應(yīng)的字節(jié)一起輸入和讀出。圖3表示32比特寬度校驗(yàn)存儲(chǔ)器。d【0：7】用于控制那個(gè)字節(jié)別寫(xiě)人。如果一字節(jié)寫(xiě)人地址0，BS[0:3]為0x0111.如果只有d【0：7】和dp【0】被寫(xiě)入，而d【8：31】以及dp【1：3】被屏蔽。

低容量會(huì)導(dǎo)致校驗(yàn)存儲(chǔ)器變得十分的昂貴。如果成本是個(gè)考慮因素，那么讀-調(diào)整-寫(xiě)校驗(yàn)可以派上用場(chǎng)。其目的是為了避免暗光的校驗(yàn)存儲(chǔ)器并使用一般的非校驗(yàn)存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和校驗(yàn)。

注意到，僅有1字節(jié)用于校驗(yàn)存儲(chǔ)。如果寫(xiě)了1字節(jié)到地址0，那么BS[0:7]為0x01111111.如果我們使用PBS作為校驗(yàn)字節(jié)選擇，PBS和所有的BS邏輯或。如果BS[0]激活，那么相應(yīng)的PBS【0】也是出于激活狀態(tài)。在數(shù)據(jù)總線上，d【0：7】有效當(dāng)d【8：63】有無(wú)效數(shù)據(jù)的時(shí)候因?yàn)槲覀冎粚?xiě)了一個(gè)字節(jié)。相應(yīng)的校驗(yàn)位dp【1：7】是從無(wú)效數(shù)據(jù)產(chǎn)生的因此它也是無(wú)效的。在寫(xiě)的時(shí)候，因?yàn)閎s【1：7】是高電平，無(wú)效的d【8：63】并沒(méi)有寫(xiě)入存儲(chǔ)器。但是為了校驗(yàn)，無(wú)效的dp【1：7】同dp【0】被一起寫(xiě)人。小于端口寬度的寫(xiě)會(huì)破會(huì)校驗(yàn)。

由一般校驗(yàn)和一般非校驗(yàn)存儲(chǔ)器產(chǎn)生的問(wèn)題是比較清楚的，比較容易理解為什么一個(gè)RMW對(duì)于客服問(wèn)題是必須的。如果BANK被編程為RMW并且寫(xiě)數(shù)據(jù)小于端口寬度，對(duì)于寫(xiě)操作，存儲(chǔ)控制器首先做一個(gè)端口寬度的讀，然后做一個(gè)端口寬度的寫(xiě)。以一個(gè)1字節(jié)寫(xiě)人地址0作為例子，首先PowerQUICCII從地址0，1......7讀數(shù)據(jù)。出現(xiàn)在數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)為新的寫(xiě)入數(shù)據(jù)d【0：7】和剛才讀入的原始數(shù)據(jù)d【8：63】組成。因此，所有的數(shù)據(jù)是有效的而且所有對(duì)于d【8：63】的校驗(yàn)數(shù)據(jù)被計(jì)算并且被重新寫(xiě)人校驗(yàn)存儲(chǔ)器，避免了校驗(yàn)破壞的問(wèn)題。對(duì)于RMW,結(jié)果是使用一般的存儲(chǔ)器并且成本是較低的。代價(jià)是每次小于端口寬度的寫(xiě)PowerQUICCII都有做一次額外的讀操作，增加了總線周期。

3 初始化

以下章節(jié)介紹的是ECC和讀-調(diào)整-寫(xiě)的初始化

3.1 ECC初始化

在使用前ECC存儲(chǔ)器必須初始化，這部分討論發(fā)生了什么如果CPU訪問(wèn)非初始化ECC存儲(chǔ)bank。上電復(fù)位以后，數(shù)據(jù)和ECC存儲(chǔ)器包含‘gabbed’。CPU開(kāi)始存儲(chǔ)有效的數(shù)據(jù)。一般情況下，寬度是32位或者更小。因?yàn)閎ank是ECC使能的，那么端口的寬度必須是64比特。一個(gè)小于64比特的寫(xiě)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)讀-調(diào)整-寫(xiě)，因?yàn)镋CC是基于64比特設(shè)置的。PowerQUICCII必須回讀64比特?cái)?shù)據(jù)，將心數(shù)據(jù)和回讀數(shù)據(jù)組合然后產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)算新的ECC校驗(yàn)。但是在回讀的過(guò)程中，因?yàn)榇鎯?chǔ)器是為初始化的，ECC校驗(yàn)常常是不和數(shù)據(jù)匹配的，這樣會(huì)觸發(fā)以外的ECC錯(cuò)誤。初始化ECC存儲(chǔ)器而不出現(xiàn)ECC報(bào)錯(cuò)，那么設(shè)置TESCR1[DMD]以禁止數(shù)據(jù)報(bào)錯(cuò)機(jī)制。然后開(kāi)始初始化ECC存儲(chǔ)器空間。初始化以后，清楚DMD位開(kāi)始正常操作。

3.2 讀-調(diào)整-寫(xiě) 初始化

像ECC一樣，RMW必須在使用前初始化。設(shè)置TESCR1[DMD]并初始化整個(gè)存儲(chǔ)bank。清除TESCR1[DMD]開(kāi)始一般操作。設(shè)置LTESCR1[DMD]進(jìn)行局部總線的一般操作。

3.3 一般校驗(yàn)

一般校驗(yàn)不需要初始化。

4 ECC 編碼

ECC校驗(yàn)比特位等于所有數(shù)據(jù)為的或運(yùn)算。