AMBA ACE Protocol Chapter1

C1.2.2 Coherency Model

Cache line被定义为连续的byte，并且起始地址与cache line的size align；

没有必要持续维护memory的更新。当Shareable状态的数据不再被保存在cache时，保存到memory中即可

ace protocol允许master决定cache line是唯一的一份还是其他的master也有拷贝：

如果是唯一的，master可以随意更改，不需通知；如果是共享的，那么master需要通知其他master。

C1.2.3 Cache state Model

Unique Clean：只有当前cache有这个cache Line，并且是clean的；

Unique Dirty : 只有当前cache有这个cache line，并且dirty，并且当前cache line一定要被写回主存；

Shared Clean : 当前cache line 被共享，并且clean；但是不知道这个cache是否已经被修改过，这个master也不负责更新这个line到主存；

Shared Dirty：当前cache line可能被共享，并且已经被修改，这个line一定要被写回到主存；

注意:

1. 如果一个cache新取了一行，如果另一个cache也有这一行，并且是unique状态，那么一定要改为share状态；

2. 如果一个cache 放弃了一行，那么它不需要通知其他包含这行的cache，所以说，可能会存在share状态的cache只在一个cache中有；

3. 如果一个cache被存到主存中，那么这个cache一定要是dirty状态；

4. 如果一个cache被存到主存中，并且在多个cache中存在，那么一定只在一个cache中是dirty状态。

C1.3 Channel overview

AXI4改变的信号

AWUNIQUE 信号只在component支持 WriteEvict时使用；

C1.3.2  ACE增加的信号

snoop address（AC） 是cache master的输入，用于提供地址以及控制信息的；

snoop response（CR）是cache master的输出，提供对snoop 传输的相应。每个snoop传输都有一个单一的响应，这个相应意味着是否一个相关的数据传输在cd channel上被expected。

snoop data（CD） 是一个选择性的master输出端口。如果一个读或者写snoop 传输会产生，当这个master有可用的数据的copy的时候。

C1.3.3 acknowledge signal 应答信号

应答信号用于暗示master已经完成了读或者写传输

C1.3.4  Channel 使用示范

C1.4 Transaction overview

C1.4.1 Non-snooping transaction

非监听的传输用于处理不在其他master的cache中的数据，传输类型包括： Non-shareable/ Device .

提供了两种传输类型，ReadNoSnoop和WriteNoSnoop

C1.4.2 Coherent transactions

(1) load operation from shareable localcations

可以采用一下三种snoop transaction

1. Readclean： 只接受clean类型的cache line，不接受dirty的，不负责将数据写回；用于没有写回功能或者是写直达类型的master；

2. ReadNotSharedDirty： 接受任何类型的cache，除了SharedDirty类型。即只接受clean的，或者是唯一dirty的。

3. ReadShared ： 可以接受任何类型的。

对于这上面三种中的每一种，master都可以传输一个dirty类型的cache line，即使这个line不会被接受。这种情况下，interconnect单元将会负责将这个dirty line写回到主存中。

如果一个cache包含snoop transaction中的一份拷贝，协议建议这个cache传输这个cacheline。interconnect将会负责将数据传输给发起操作的master。

如果一个cacheline在唯一状态下提供了这一行，那么它需要转变到share 状态。

（2）Store operation to shareable locations

提供了以下三种用于失效其他cache中相关line的拷贝

1. ReadUnique ： 当只store 一line的部分byte时使用，当master没有完整的一行拷贝时，他将会获取一个cache line的拷贝，并且将其他的失效；

2. Clean Unique :  当只store 一line的部分byte时使用，当master有完整的一行拷贝时，他将会失效其他的所有拷贝。如果它发现有一个cache把这line标记为脏，那么需要确保这line已经被写入到主存里；

3. Make Unique： 当存储完整的一行时使用，同样会失效其他的cache line

（3） 处理Shareable locations when no cached copy is required

主要用于一个master，不想allocate cache或者没有caceh

1. ReadOnce 读操作，读后不需要将其他的cache修改为shared；

2. WriteUnique操作，写一行或者写部分，在写之前应当移除所有的cache line的拷贝；

3. WriteLineUnique操作，仅用在整行的时候；

注意 1.2. 不要求整行，但是3要求。

C1.4.3 Memory update transactions

WriteBack   :  写回，master将一行脏cache写入主存，不再保留拷贝

WriteClean： 写清，master将一行脏cache写入主存，可以保留拷贝

WriteEvict： 用于evict一行干净的cache line，将cache写入到更低的cache层次，如L3或者系统cache，不需要写入主存。

Evict：与数据传输无关，可以将数据从local cache移除，并且不需要写入主存。

这四个操作都不会导致其他cache的snoop transaction，其他cache也不需要了解这个cache line有没有被写入到主存中。（不理解啊）

C 1.4.4 Cache maintenance transactions

Master可以发起cache的一致性操作，用于维护一致性，被称为软件一致性。

一个发起一致性操作的cache也负责维护自身的cache的一致性

CleanShared： 负责clean其他master的cache，其他的cache当接收到这个命令后如果包含dirty line，会提供这一行，以写入主存，这个cache可以保存拷贝。

CleanInvalid： 负责clean并且invalidate其他的master的cache，如果其他的master包含一个clean的line，将会失效，如果包含dirty的line，将会写入主存，并且移除拷贝。

MakeInvalid：负责发起失效操作，如果一个snoop cache接受到这一操作，它必须移除本地copy，不需要提供任何数据即使数据是脏的。

C1.4.5 Snoop transactions

C1.4.6 Barrier transaction

屏障操作用于保持ordering and observation transaction。

提供：内存屏障，异步屏障，

内存屏障：如果一个master可以观察到另一个master在屏障后的任意操作，那么它也必须能观察到之前的任意操作；

异步屏障：在屏障之前发起的所有操作都需要被domain中的每一个master观察到。一些异步屏障要求，在屏障前发起的所有操作都应当进入到目的地。

C1.4.7 Distributed virtual memory transaction

用于虚拟内存系统的维护，以及在分布式虚拟内存系统器件之间典型的信息传递。

C1.5 Transaction Processing

当一个master器件发起transaction传输的时候，一致性信号表示是否将transaction传输到其他的shareable器件上，因此这就需要一致性的功能支持，一般操作过程如下：

1. 器件发起操作

2. 根据是否需要一致性：

    a. 传输被发起，传输到slave上，（不需要一致性），直接根据地址译码；

    b. 传输被发送到一致性支持逻辑interconnect上；

3. 该transaction将会和其他器件发起的后续的transaction进行检查，以保证正确的处理顺序；

4. interconnect决定是否需要snoop transaction

5. 每个cache master接收到snoop transaction的，都需要提供snoop 响应。有的master还要提供数据；

6. interconnect决定是否要与主存进行处理；

7. interconnect校对snoop响应以及任何需要的数据；

8. 发起操作的期间完成传输。

C1.6 

C1.6.1 Domain

Shareablility 区域就是一组master，其中的master决定是否要向其他master发起一致性/屏障操作的区域。

对于coherent transaction，master器件根据domain判断其他的master是否包含这一行的备份。 内联器件根据domain判断是否要snoop其他的器件以完成操作。

对于barrier transaction， master器件根据domain决定其他的器件是否要保持ordering relationship。

系统级的传输对系统中所有器件可见。因为系统中包括没有硬件一致性cache的master，因此这些传输在任何层次都不能被缓存。

C1.6.2 Barriers

一个barrier操作有地址phase和响应，但是不包括数据的传输。一个master一定要在读地址通道和写地址通道上都发起barrier操作，才算barrier transaction。

barriers 可以增强顺序，因为一个master不能在barrier后发起读或者写操作，直到它接收到barrier操作的读数据和写通道的响应。

C1.6.3 Distributed Virtual Memory

ACE支持DVM，并且包括了transaction，以实现虚拟内存管理。

实际上就是 master发起虚拟地址的传输，需要经过smmu转换为物理地址，如果tlb里面有物理地址，那么最好。否则就要来一次transaction table walk，就是查表。当然表中也可能没有，这时候就要产生一个page fault：

维护transaction table，可能会改变transaction table，这就需要更改tlb中响应的项。为了防止使用这些 项，将会发出一个dvm message，以发起tlb的失效操作。

如果transaction table 已经被更新，并且tlb被失效了，一个dvm sync transaction将会被发起，以保证所有的需要的传输都已经被完成。