Performance Analysis of Bandwidth-Aware Bus Arbitration

Conventional bus system architectures are composed of several components such as master, arbiter, decoder and slave modules. The arbiter plays a role in bus arbitration according to the selected arbitration method, since several masters cannot use the bus concurrently. Typical priority strategies used in high performance arbiters include static priority, round robin, TDMA and lottery. Typical arbitration algorithms always consider the bus priority primarily, while the bus utilization is always ignored. In this paper, we propose an arbitration method using bus utilization for the operating block of each master. We verify the performance compared with the other arbitration methods through the TLM(Transaction Level Model). Based on the performance verification, the conventional fixed priority and round-robin arbitration methods cannot set the bus utilization. Whereas, in the case of the conventional TDMA and lottery arbitration methods, more than 100,000 cycles of bus utilization can be set by the user, exhibiting differences of actual bus utilization up to 50% and 70%, respectively. On the other hand, we confirm that for the proposed arbitration method, the matched bus utilization set by the user was above 99% using approximately 1,000 cycles.

밴드위스 고려 버스중재방식의 성능분석

전형적인 버스 시스템 아키텍처는 마스터, 아비터, 디코더, 슬레이브와 같은 성분으로 구성되어 있다. 아비터는 여러 마스터가 동시에 버스를 사용하지 못하므로 선택된 버스중재 방식에 따라 버스를 중재하는 역할을 한다. 고성능을 위해 사용되는 일반적인 우선순위 방법에는 고정 우선순위, 라운드 로빈, TDMA, 로터리 방식 등이 있다. 일반적인 버스 중재 알고리즘은 버스 점유율을 고려하지 않고, 버스중재를 실시한다. 본 연구에서는 각각의 마스터 블록에서 버스 점유율을 계산한 버스 중재방식에 대해 제안하고 있다. TLM 성능분석 방식을 통해 제안하는 방식과 기존의 다른 버스 중재방식의 성능을 분석하였다. 성능검증 결과에서 일반적인 고정우선순위와 라운드로빈 방식은 버스점유율을 설정할 수 없었으며, TDMA와 로터리 중재방법은 100,000 cycle의 시뮬레이션에서 각각 50%와 70%의 버스점유율 오차가 발생하였다. 그러나, 제안하는 점유율 고려방식에서는 1,000cycle이상에서부터 99%이상 정확도를 보였다.