AMBA, Adavanced Microcontroller Bus Architecture
AMBA : soc설계 내부 모듈간의 연결 및 관리를 위한 '표준' Interconnect Spec이다.
현재 대부분의 HW IP들이 AMBA Protocol을 준수하고 있다.AMBA, 주요 개념
Protocol
- AHB (Advanced High-performance Bus)
고성능 시스템을 위한 버스.
높은 대역폭을 요구하는 주변 장치와 프로세서 사이의 데이터 전송을 처리.
파이프라이닝 및 다중 마스터 시스템을 지원하여 효율성을 극대화함.
- APB (Advanced Peripheral Bus)
저속 주변 장치와의 통신을 위한 버스.
상대적으로 낮은 전력 소비와 간단한 데이터 전송 방식이 특징.
주로 타이머, UART, GPIO 등과 같은 단순한 주변 장치에 사용됨.
- AXI (Advanced eXtensible Interface)
Xilinx에서 AXI4를 적극적으로 사용하고 있다.고성능, 고대역폭 시스템에서 사용되며, SoC에서 가장 많이 사용되는 버스 프로토콜 중 하나.
높은 데이터 전송 속도를 지원하고, 동시에 여러 데이터 전송 채널을 처리할 수 있음.
읽기/쓰기 트랜잭션을 독립적으로 처리하여 효율성을 높임.
Register Space
Ready / Valid Handshake
data를 전송할 때 ready/valid 신호 둘다 1이 되었을 때 (정상적으로)전송이 되었다는 Rule
Data를 전달하는 입장에서는 전달할 Data가 있다면, Valid 신호를 1로 set함과 동시에 함께 전송할 Data를 출력시킴
Data를 받는 입장에서는 Data를 받을 준비가 되었을 때 Ready 신호를 1로 set
AXI Channel
AXI4 Lite는 Read / Write를 위해 5개의 Channel을 갖는다.
AXI4-Lite
AXI4-Lite는 HW IP(CORE)를 제어하고 상태를 확인하기 위해서 사용하는 '인터페이스'이고 복잡한 데이터 전송이 필요하지 않은 단순한 제어 작업을 수행할 때 자원 효율적이고 직관적으로 사용할 수 있다
HW IP 제어/상태 확인
LED 점등 IP의 점등 시간을 직접 이력 받아 제어, 실제 Setting된 점등 시간 확인Vivado : IP 생성 - HW Platform 생성
Vitis : Application Code - 실행
BRAM에 Write / Read
BRAM은 Internal Memory에 속한다.Register와 BRAM은 1Bit 저장하는데 필요한 Size가 다르다.
레지스터 사용
- 작은 크기의 데이터를 저장하고 빠른 접근이 필요할 때 적합.
- 상태 저장, 제어 신호 저장, 간단한 카운터, 신호 지연 등에 주로 사용.
- 복잡한 연산 및 빠른 반응 시간이 필요한 상황에서 레지스터가 더 유리.
BRAM 사용
초기에 딱 한번 값을 저장하고 남아있는 동작 중에 이 Data는 절대 변할일이 없는 곳에 적용하면 좋다.
ex) AI 연산 : Weight Stationary, 가중치인 Weight값이 변할일이 없다.- 대규모 데이터를 저장해야 할 때 적합.
- 비디오 프레임, 오디오 샘플링, 대용량 데이터 버퍼 등 많은 양의 데이터를 처리할 때 BRAM이 적합.
- 상대적으로 긴 지연 시간과 넓은 데이터 폭이 필요할 때 BRAM을 사용하는 것이 더 효율적.
H/W Accelerator
CPU에서 구동하는 SW보다 더 빠르게 수행할 수 있는 HW 가속기
과정 : DATA를 가속기에 Loadign 후 Core를 RUN한 후 결과값을 읽는다.Data를 전달하는 과정, Core를 Run하는 과정, 결과를 읽어가는 과정을 Pipeline처리를 할 수 있다면 좋은 성능을 하는 Aceelerator를 만들 수 있다.
