उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर

एआरएम एडवांस्ड माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर (एएमबीए) सिस्टम- on- एक चिप (एसओसी) डिजाइनों में कार्यात्मक इकाई के कनेक्शन और प्रबंधन के लिए एक ओपन-स्टैंडर्ड, ऑन-चिप इंटरकनेक्ट विनिर्देश है। यह एक बस (कंप्यूटिंग) के साथ बड़ी संख्या में नियंत्रकों और घटकों के साथ बहु-प्रोसेसर डिज़ाइन के विकास की सुविधा प्रदान करता है। अपनी स्थापना के बाद से, AMBA का दायरा, इसके नाम के बावजूद, माइक्रोकंट्रोलर उपकरणों से कहीं आगे निकल गया है। आज, AMBA व्यापक रूप से एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट और SoC भागों की एक श्रृंखला पर उपयोग किया जाता है, जिसमें स्मार्टफोन्स जैसे आधुनिक पोर्टेबल मोबाइल उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले एप्लिकेशन प्रोसेसर शामिल हैं। अंबा एआरएम लिमिटेड का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क है।^[1]

AMBA को 1996 में ARM द्वारा पेश किया गया था। पहली AMBA बसें एडवांस्ड सिस्टम बस (ASB) और एडवांस्ड पेरिफेरल बस (APB) थीं। 1999 में इसके दूसरे संस्करण, AMBA 2 में, ARM ने AMBA हाई-परफॉर्मेंस बस (AHB) को जोड़ा, जो कि सिंगल क्लॉक-एज प्रोटोकॉल है। 2003 में, ARM ने CoreSight ऑन-चिप डिबग और ट्रेस समाधान के हिस्से के रूप में उच्च प्रदर्शन इंटरकनेक्ट और उन्नत ट्रेस बस (ATB) तक पहुंचने के लिए उन्नत eXtensible इंटरफ़ेस (AXI) सहित तीसरी पीढ़ी, AMBA 3 की शुरुआत की। 2010 में AMBA 4 विनिर्देशों को AMBA 4 AXI4 से शुरू किया गया था, फिर 2011 में^[2]AMBA 4 AXI कोहेरेंसी एक्सटेंशन (ACE) के साथ सिस्टम-वाइड सुसंगतता का विस्तार करना। 2013 में^[3]AMBA 5 सुसंगत हब इंटरफ़ेस (CHI) विनिर्देश पेश किया गया था, जिसमें एक पुन: डिज़ाइन की गई हाई-स्पीड ट्रांसपोर्ट परत और भीड़ को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई सुविधाएँ थीं। ये प्रोटोकॉल आज एम्बेडेड प्रोसेसर बस आर्किटेक्चर के लिए वास्तविक मानक हैं क्योंकि वे अच्छी तरह से प्रलेखित हैं और रॉयल्टी के बिना उपयोग किए जा सकते हैं।

डिजाइन सिद्धांत

अंबा एक्सी हैंडशेक

SoC का एक महत्वपूर्ण पहलू न केवल यह है कि इसमें कौन से घटक या ब्लॉक हैं, बल्कि यह भी है कि वे कैसे आपस में जुड़ते हैं। अंबा ब्लॉक के लिए एक दूसरे के साथ इंटरफेस करने का एक समाधान है।

AMBA विनिर्देशन का उद्देश्य है:

एक या अधिक सीपीयू, जीपीयू या सिग्नल प्रोसेसर के साथ एम्बेडेड माइक्रोकंट्रोलर उत्पादों के सही-पहली बार विकास की सुविधा प्रदान करना,
विविध आईसी प्रक्रियाओं में आईपी कोर, परिधीय और सिस्टम मैक्रोसेल्स के पुन: उपयोग की अनुमति देने के लिए प्रौद्योगिकी स्वतंत्र बनें,
प्रोसेसर स्वतंत्रता में सुधार के लिए मॉड्यूलर सिस्टम डिज़ाइन को प्रोत्साहित करें, और पुन: प्रयोज्य परिधीय और सिस्टम आईपी पुस्तकालयों का विकास करें
उच्च प्रदर्शन और कम शक्ति वाले ऑन-चिप संचार का समर्थन करते हुए सिलिकॉन अवसंरचना को न्यूनतम करें।

एएमबीए प्रोटोकॉल विनिर्देश

AMBA विनिर्देश उच्च-प्रदर्शन एम्बेडेड माइक्रोकंट्रोलर्स को डिजाइन करने के लिए एक ऑन-चिप संचार मानक को परिभाषित करता है। यह एआरएम लिमिटेड द्वारा व्यापक क्रॉस-इंडस्ट्री भागीदारी के साथ समर्थित है।

AMBA 5 विनिर्देश निम्नलिखित बसों/इंटरफेस को परिभाषित करता है:

AXI5, AXI5-लाइट और ACE5 प्रोटोकॉल विशिष्टता
उन्नत उच्च-प्रदर्शन बस (एएचबी5, एएचबी-लाइट)
सुसंगत हब इंटरफेस (सीएचआई) ^[3]* वितरित अनुवाद इंटरफ़ेस (DTI)
जेनेरिक फ्लैश बस (जीएफबी)

AMBA 4 विनिर्देश निम्नलिखित बसों/इंटरफेस को परिभाषित करता है:

AXI कोहेरेंसी एक्सटेंशन (ACE) - ARM Cortex-A7 MPCore|Cortex-A7 और ARM Cortex-A15 MPCore|Cortex-A15 सहित नवीनतम ARM Cortex-A प्रोसेसर पर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
AXI सुसंगतता एक्सटेंशन लाइट (ऐस-लाइट)
उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस 4 (AXI4)
उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस 4 लाइट (AXI4-लाइट)
उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस 4 स्ट्रीम (AXI4-स्ट्रीम v1.0)
उन्नत ट्रेस बस (ATB v1.1)
उन्नत परिधीय बस (APB4 v2.0)
अंबा लो पावर इंटरफेस (क्यू-चैनल और पी-चैनल)

AMBA 3 विनिर्देश चार बसों/इंटरफेस को परिभाषित करता है:

उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस (AXI3 या AXI v1.0) - Cortex-A9 सहित ARM Cortex-A प्रोसेसर पर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
उन्नत उच्च-प्रदर्शन बस लाइट (एएचबी-लाइट v1.0)
उन्नत परिधीय बस (APB3 v1.0)
उन्नत ट्रेस बस (ATB v1.0)

AMBA 2 विनिर्देश तीन बसों/इंटरफेस को परिभाषित करता है:

उन्नत उच्च-प्रदर्शन बस (AHB) - ARM7, ARM9 और ARM Cortex-M आधारित डिज़ाइनों पर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
उन्नत प्रणाली बस (ASB)
उन्नत परिधीय बस (APB2 या APB)

अंबा विनिर्देश (पहला संस्करण) दो बसों/इंटरफेस को परिभाषित करता है:

उन्नत प्रणाली बस (ASB)
उन्नत परिधीय बस (APB)

समय पहलुओं और बस पर वोल्टेज के स्तर विनिर्देशों द्वारा निर्धारित नहीं होते हैं।

AXI सुसंगतता एक्सटेंशन (ACE और ACE-Lite)

AMBA 4 विनिर्देशन के भाग के रूप में परिभाषित ACE, AXI को अतिरिक्त सिग्नलिंग के साथ विस्तारित करता है जो सिस्टम वाइड सुसंगतता का परिचय देता है।^[4]यह सिस्टम सुसंगतता कई प्रोसेसर को मेमोरी साझा करने की अनुमति देती है और एआरएम की बड़ी.लिटल प्रोसेसिंग जैसी तकनीक को सक्षम बनाती है। ACE-Lite प्रोटोकॉल एक तरफ़ा सुसंगतता को सक्षम बनाता है, जिसे I/O सुसंगतता के रूप में भी जाना जाता है; उदाहरण के लिए, एक नेटवर्क इंटरफ़ेस जो पूरी तरह सुसंगत एसीई प्रोसेसर के कैश से पढ़ सकता है।

उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस (AXI)

AXI, AMBA 3 विनिर्देश में परिभाषित AMBA इंटरफ़ेस की तीसरी पीढ़ी, उच्च प्रदर्शन, उच्च क्लॉक फ़्रीक्वेंसी सिस्टम डिज़ाइन पर लक्षित है और इसमें ऐसी विशेषताएं शामिल हैं जो इसे उच्च गति वाले सब-माइक्रोमीटर इंटरकनेक्ट के लिए उपयुक्त बनाती हैं:

अलग पता/नियंत्रण और डेटा चरण
बाइट स्ट्रोब का उपयोग करके असंरेखित डेटा स्थानान्तरण के लिए समर्थन
बर्स्ट आधारित लेन-देन केवल प्रारंभ पते के साथ जारी किया गया
आउट ऑफ ऑर्डर प्रतिक्रियाओं के साथ कई बकाया पते जारी करना
टाइमिंग क्लोजर प्रदान करने के लिए रजिस्टर चरणों का आसान जोड़।

उन्नत उच्च-प्रदर्शन बस (AHB)

एएचबी एआरएम लिमिटेड कंपनी द्वारा प्रकाशित उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर संस्करण 2 में पेश किया गया एक बस प्रोटोकॉल है।

पिछली रिलीज के अलावा, इसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

बड़ी बस-चौड़ाई (64/128/256/512/1024 बिट)।

एएचबी पर एक साधारण लेनदेन में एक पता चरण और बाद के डेटा चरण होते हैं (प्रतीक्षा के बिना: केवल दो बस-चक्र)। लक्ष्य डिवाइस तक पहुंच को एक बहुसंकेतक (नॉन-ट्रिस्टेट) के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है, जिससे एक समय में एक बस-मास्टर तक बस-पहुंच की अनुमति मिलती है।

एएचबी-लाइट औपचारिक रूप से एएमबीए 3 मानक में परिभाषित एएचबी का एक उपसमुच्चय है। यह सबसेट एकल मास्टर वाली बस के लिए डिज़ाइन को सरल करता है।

उन्नत परिधीय बस (APB)

APB को निम्न बैंडविड्थ नियंत्रण अभिगमों के लिए डिज़ाइन किया गया है, उदाहरण के लिए सिस्टम बाह्य उपकरणों पर इंटरफेस रजिस्टर करें। इस बस में एएचबी के समान एक पता और डेटा चरण है, लेकिन बहुत कम, कम जटिलता संकेत सूची (उदाहरण के लिए कोई विस्फोट नहीं)। इसके अलावा, यह कम बिट चौड़ाई (32 बिट्स) के साथ कम आवृत्ति प्रणाली के लिए डिज़ाइन किया गया एक इंटरफ़ेस है।

अंबा उत्पाद

संश्लेषित बौद्धिक संपदा (सेमीकंडक्टर बौद्धिक संपदा कोर) कोर AMBA उत्पादों का एक परिवार ARM लिमिटेड से लाइसेंस योग्य है जो AMBA प्रोटोकॉल विनिर्देशों का उपयोग करके डेटा के कुशल संचालन और भंडारण के लिए एक SoC में एक डिजिटल बस को लागू करता है। AMBA परिवार में AMBA नेटवर्क इंटरकनेक्ट (CoreLink NIC-400), कैशे सुसंगत इंटरकनेक्ट (CoreLink CCI-500), SDRAM मेमोरी कंट्रोलर (CoreLink DMC-400), प्रत्यक्ष मेमोरी एक्सेस कंट्रोलर (CoreLink DMA-230, DMA-330), लेवल शामिल हैं। 2 कैश कंट्रोलर (L2C-310), आदि।

कई निर्माता गैर-एआरएम डिजाइनों के लिए अंबा बसों का उपयोग करते हैं। एक उदाहरण के रूप में Infineon Technologies MIPS आर्किटेक्चर पर आधारित ADM5120 SoC के लिए AMBA बस का उपयोग करती है।

प्रतिस्पर्धी

OpenCores से विशबोन (कंप्यूटर बस) - फ्री और ओपन बस आर्किटेक्चर (पूर्व में सिलिकोर से)
IBM की CoreConnect बस तकनीक, IBM के एम्बेडेड PowerPC में उपयोग की जाती है, लेकिन Xilinx MicroBlaze या इसी तरह के कोर के साथ चिप-जैसी प्रणालियों पर कई अन्य प्रणालियों में भी उपयोग की जाती है
एकीकृत उपकरण प्रौद्योगिकी द्वारा IPBus
Nios II#Avalon स्विच फैब्रिक इंटरफ़ेस - चिप्स पर उनके Nios II सिस्टम में उपयोग के लिए Altera द्वारा स्वामित्व वाली बस प्रणाली^[5]
एक्सेलेरा से कोर प्रोटोकॉल खोलें (ओसीपी)।
एएमडी से हाइपरट्रांसपोर्ट (एचटी) (हालांकि यह एक ऑफ-चिप इंटरफेस है, ऑन-चिप बस नहीं)
इंटेल द्वारा क्विकपाथ इंटरकनेक्ट (क्यूपीआई) (हालांकि यह एक ऑफ-चिप इंटरफेस है, ऑन-चिप बस नहीं)
PICC से वर्चुअल शेयर - फ्री और ओपन सोर्स
टाइललिंक - चिप्स एलायंस से मुक्त और खुली बस वास्तुकला^[6]

यह भी देखें

कार्यात्मक विनिर्देश
मास्टर/गुलाम (प्रौद्योगिकी)
चिप पर नेटवर्क, बस-आधारित आर्किटेक्चर का एक विकल्प

संदर्भ

↑ AMBA Trademark License, http://arm.com/about/trademarks/arm-trademark-list/AMBA-trademark.php
↑ New AMBA 4 Specification Optimizes Coherency for Heterogeneous Multicore SoCs, https://www.arm.com/new-amba-4-specification-optimizes-coherency-for-heterogeneous-multicore-socs.php
↑ ^3.0 ^3.1 ARM Announces AMBA 5 CHI Specification to Enable High Performance, Highly Scalable System on Chip Technology, http://www.arm.com/about/newsroom/arm-announces-amba-5-chi-specification-to-enable-high-performance-highly-scalable-system-on-chip.php
↑ Kriouile, A., & Serwe, W. (2013). Formal Analysis of the ACE Specification for Cache Coherent Systems-on-Chip. In Formal Methods for Industrial Critical Systems (pp. 108-122). Springer Berlin Heidelberg., ISBN 978-3-642-41010-9
↑ Avalon
↑ "चिप्स गठबंधन". चिप्स गठबंधन (in English). Retrieved 2020-06-21.

बाहरी संबंध

Arm Developer AMBA Homepage - from Arm
AMBA Specification home page - of ARM
AMBA of ARM
AMBA Documentation - from ARM
- AMBA 2 Specification including AHB - from ARM
- AMBA AXI and ACE Protocol Specification AXI3, AXI4, and AXI4-Lite, ACE and ACE-Lite - from ARM
- AMBA APB Specification including APB4, APB3, APB2 - from ARM

[AMBA_Trademark_License-1] AMBA Trademark License, http://arm.com/about/trademarks/arm-trademark-list/AMBA-trademark.php

[ARM_announces_AMBA_ACE-2] New AMBA 4 Specification Optimizes Coherency for Heterogeneous Multicore SoCs, https://www.arm.com/new-amba-4-specification-optimizes-coherency-for-heterogeneous-multicore-socs.php

[ARM_announces_AMBA_5_CHI-3] 3.0 ^3.1 ARM Announces AMBA 5 CHI Specification to Enable High Performance, Highly Scalable System on Chip Technology, http://www.arm.com/about/newsroom/arm-announces-amba-5-chi-specification-to-enable-high-performance-highly-scalable-system-on-chip.php

[ACEFormalAnalyse-4] Kriouile, A., & Serwe, W. (2013). Formal Analysis of the ACE Specification for Cache Coherent Systems-on-Chip. In Formal Methods for Industrial Critical Systems (pp. 108-122). Springer Berlin Heidelberg., ISBN 978-3-642-41010-9

[5] Avalon

[6] "चिप्स गठबंधन". चिप्स गठबंधन (in English). Retrieved 2020-06-21.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

v t e Technical and de facto standards for wired computer buses
General	System bus Front-side bus Back-side bus Daisy chain Control bus Address bus Bus contention Bus mastering Network on a chip Plug and play List of bus bandwidths
Standards	SS-50 bus S-100 bus Multibus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus Europe Card Bus ISA STEbus Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA VME VXI VXS NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB HP GSC bus InfiniBand Ethernet UPA PCI PCI Extended (PCI-X) PXI PCI Express (PCIe) AGP Compute Express Link (CXL) Direct Media Interface (DMI) RapidIO Intel QuickPath Interconnect NVLink HyperTransport Infinity Fabric Intel Ultra Path Interconnect Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) SpaceWire
Storage	ST-506 ESDI IPI SMD Parallel ATA (PATA) SSA DSSI HIPPI Serial ATA (SATA) SCSI Parallel SAS Fibre Channel SATAe PCI Express (via AHCI or NVMe logical device interface)
Peripheral	Apple Desktop Bus Atari SIO DCB Commodore bus HP-IL HIL MIDI RS-232 RS-422 RS-423 RS-485 Lightning DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE-1284 (parallel port) UNI/O 1-Wire I²C (ACCESS.bus, PMBus, SMBus) I3C SPI D²B Parallel SCSI Profibus IEEE 1394 (FireWire) USB Camera Link External PCIe Thunderbolt
Audio	ADAT Lightpipe AES3 Intel HD Audio I²S MADI McASP S/PDIF TOSLINK
Portable	PC Card ExpressCard
Embedded	Multidrop bus CoreConnect AMBA (AXI) Wishbone SLIMbus
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