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AMBA की फुल फॉर्म “Advanced Microcontroller Bus Architecture” होती है. AMBA को हिंदी में “उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस वास्तुकला” कहते है.
उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर (एएमबीए) एक आर्किटेक्चर है जिसका व्यापक रूप से सिस्टम-ऑन-चिप डिज़ाइन में उपयोग किया जाता है, जो चिप बसों पर पाए जाते हैं. AMBA विनिर्देश मानक का उपयोग उच्च-स्तरीय एम्बेडेड माइक्रोकंट्रोलर को डिजाइन करने के लिए किया जाता है. AMBA का प्रमुख उद्देश्य प्रौद्योगिकी स्वतंत्रता प्रदान करना और मॉड्यूलर सिस्टम डिजाइन को प्रोत्साहित करना है. इसके अलावा, यह सिलिकॉन बुनियादी ढांचे को कम करते हुए पुन: प्रयोज्य परिधीय उपकरणों के विकास को दृढ़ता से प्रोत्साहित करता है.
एएमबीए एक खुला विनिर्देश है जो चिप (एसओसी) आर्किटेक्चर पर सिस्टम को सॉर्ट करने वाले कार्यात्मक ब्लॉक के प्रबंधन पर एक रणनीति निर्दिष्ट करता है. यह एक हाई-स्पीड, हाई-बैंडविड्थ बस है जो सिस्टम के प्रदर्शन का अधिकतम लाभ उठाने के लिए मल्टीमास्टर बस प्रबंधन का समर्थन करती है. एएमबीए विनिर्देश मृत समय के दौरान सिस्टम बस बैंडविड्थ के उपयोग को अधिकतम करने में सक्षम हैं. एसओसी मॉड्यूल के लिए एक सामान्य रीढ़ को परिभाषित करने के बाद, यह एक पुन: प्रयोज्य डिजाइन पद्धति को बढ़ाता है. यह प्रणाली आईपी पुस्तकालय प्रगति और एसओसी इंटरकनेक्शन के लिए वास्तविक मानक के रूप में उभरी है.
एएमबीए विनिर्देश के भीतर पांच इंटरफेस परिभाषित किए गए हैं:
उन्नत सिस्टम बस (एएसबी)
उन्नत परिधीय बस (APB)
उन्नत उच्च प्रदर्शन बस (एएचबी)
उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस (AXI)
उन्नत ट्रेस बस (एटीबी)
AMBA एक SoC (सिस्टम ऑन चिप) में विभिन्न ब्लॉक या IP के बीच संचार के लिए इंटरकनेक्ट प्रोटोकॉल का एक सेट है. एआरएम ने 1996 में एएमबीए की शुरुआत की. विनिर्देश एआरएम से स्वतंत्र रूप से उपलब्ध हैं जो चिप संचार के लिए मानक निर्धारित करते हैं. संचार मास्टर-स्लेव प्रोटोकॉल पर आधारित हैं. मोबाइल फोन में जाने वाले एक विशिष्ट SoC में CPU, GPU, मेमोरी, पावर मैनेजमेंट, ऑडियो, वीडियो, DSP और कंट्रोलर जैसे कई घटक होते हैं जो एक ही चिप में एकीकृत होते हैं. AMBA मानक इन घटकों के बीच कुशल संचार को सक्षम बनाता है. यह एक आईपी की पहली बार सही डिजाइन विकास, मॉड्यूलर डिजाइन, पुन: प्रयोज्य, संगतता और मापनीयता की सुविधा प्रदान करता है. यह समय-समय पर बाजार और महंगे री-डिजाइन को कम करता है. सिनॉप्सिस और एआरएम जैसे विभिन्न आईपी विक्रेताओं से संश्लेषित एएमबीए आईपी समाधानों का उपयोग करने के लिए तैयार का व्यापक सेट उपलब्ध है. व्यापक कार्यात्मक सत्यापन के लिए लचीले और विन्यास योग्य सत्यापन आईपी (वीआईपी) समाधान प्रभावी और कुशल हैं. Synopsys VC AutoTestbench समाधान सैकड़ों सुसंगत और गैर-सुसंगत AMBA पोर्ट और संबंधित VIP इंस्टेंस के आसान और त्वरित एकीकरण और कॉन्फ़िगरेशन को सक्षम बनाता है.
AMBA 1996 से विकसित हुआ है और वर्तमान में अपनी 5वीं पीढ़ी में है. APB (एडवांस्ड पेरिफेरल बस) और ASB (एडवांस्ड सिस्टम बस) AMBA बस प्रोटोकॉल में से पहले थे. 1999 में AMBA 2 संस्करण ने AHB (उन्नत उच्च-प्रदर्शन बस) की शुरुआत की. AMBA 3 को 2003 में पेश किया गया था जिसमें AXI (एडवांस्ड एक्स्टेंसिबल इंटरफेस) शामिल था. AMBA 4 ने 2010 में ACE (AXI Coherency Extensions) प्रोटोकॉल पेश किया और AMBA 5 ने 2013 में CHI (कोहेरेंट हब इंटरफेस) पेश किया.
उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर को आम तौर पर एक खुले मानक के रूप में परिभाषित किया जाता है; एक डिजाइन में ब्लॉक के विकास, प्रबंधन और कनेक्शन के लिए ऑन-चिप संचार मानक और ऑन-चिप इंटरकनेक्ट विनिर्देश. डिज़ाइन के मुद्दों पर विचार करते समय, एक बहु-प्रोसेसर डिज़ाइन को कई समस्याओं का सामना करना पड़ता है. अंबा एक वास्तुकला के रूप में इन डिजाइनों के विकास की सुविधा प्रदान करता है, हालांकि उनके पास बड़ी संख्या में नियंत्रक और परिधीय होते हैं. एएमबीए का उपयोग सिस्टम ऑन चिप डिजाइन (एसओसी), एप्लिकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट (एएसआईसी) और हाई लेवल एंबेडेड माइक्रोकंट्रोलर में ऑन-चिप बस के रूप में किया जाता है.
AMBA को पहली बार वर्ष 1996 में पेश किया गया था. यह कंपनी 'ARM Limited' का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क है. उन्नत माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर के वर्तमान संस्करणों में AMBA1 या AMBA, AMBA2, AMBA3, AMBA4 और AMBA5 शामिल हैं. AMBA संस्करणों के मुख्य उद्देश्य हैं; सही पहली बार विकास की अनुमति दें, प्रौद्योगिकी स्वतंत्र बनें, एक मॉड्यूलर सिस्टम डिज़ाइन को प्रोत्साहित करें और सिलिकॉन बुनियादी ढांचे को कुशलता से कम करें. इन उद्देश्यों के माध्यम से; AMBA संस्करण डिजाइन के पुन: उपयोग में मदद कर सकते हैं, उच्च गति और उच्च बैंडविड्थ के साथ बस के रूप में कार्य कर सकते हैं जिससे सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार करने में मदद मिलती है. एएमबीए के सभी संस्करणों में टेस्टिंग मेथडोलॉजी फीचर डिजाइनों के परीक्षण और निदान में मदद करता है.
एडवांस्ड पेरिफेरल बस (APB) एडवांस्ड माइक्रोकंट्रोलर बस आर्किटेक्चर (AMBA) फैमिली कन्वेंशन का हिस्सा है. यह एक आसान इंटरफ़ेस है और व्यवस्था कम से कम संभव बिजली की खपत और कम इंटरफ़ेस अप्रत्याशितता के लिए योजना में सुधार करना है. एएचबी के विपरीत, यह एक गैर-पाइपलाइन सम्मेलन है, जिसका उपयोग कम डेटा ट्रांसफर क्षमता बाह्य उपकरणों को एसओसी से जोड़ने के लिए किया जाता है. 32-बिट मॉडल को मास्टर और स्लेव उपकरणों के बीच संचार के लिए विकसित किया गया है. टेस्टबेंच मास्टर एपीबी के रूप में कार्य करता है और डिजाइन स्लेव एपीबी के रूप में कार्य करता है. मास्टर पेरिफेरल बस पर ट्रांसपोर्ट की शुरुआत करता है जो राइट, रीड और आइडल एक्सचेंजों का समर्थन करता है. यह भी दासों की सबसे चरम संख्या को मान्य करता है. व्यवस्था द्वारा प्रदर्शित दास स्मृति प्रतिक्रिया. यह तैयार संकेत का उपयोग करने वाले राज्यों के स्टैंड को बनाए रखता है और साथ ही ERROR सिग्नल का उपयोग करके त्रुटि प्रतिक्रिया को बढ़ाता है. प्रस्तावित कार्य का मूल बिंदु प्रोटोकॉल के विभिन्न कार्यात्मक पहलुओं की योजना बनाना और उनकी जांच करना है. यानी एक विशिष्ट सिस्टम क्षेत्र से पढ़ी गई जानकारी दी गई सिस्टम क्षेत्र में लिखी गई जानकारी के समान होती है और प्रोटोकॉल समान अनुक्रमित पते पर यादृच्छिक मान पास करके, यादृच्छिक रूप से अनुक्रमित पते के लिए यादृच्छिक मान और एक साथ लिखने और पढ़ने के मूल्यों को समूहीकृत करके कार्यक्षमता की पुष्टि करता है. प्रस्तावित कार्य के लिए अपनाया गया सिस्टम संश्लेषण, डिजाइन उपयोग सारांश निकालने के लिए वेरिलोग भाषा और वेरिलोग टेस्टबेंच का उपयोग करता है. डिज़ाइन ने वेरिलॉग प्रोग्रामिंग का उपयोग किया जो टेस्टबेंच घटकों की पुन: प्रयोज्यता को बढ़ाता है जैसे कि विभिन्न परीक्षण मामलों के लिए कार्य बनाना.
उन्नत माइक्रो कंट्रोलर बस आर्किटेक्चर (एएमबीए) बस प्रोटोकॉल एआरएम से इंटरकनेक्ट विनिर्देशों का एक सेट है जो उच्च प्रदर्शन एसओसी डिजाइनों के निर्माण के लिए विभिन्न कार्यात्मक ब्लॉक (या आईपी) के बीच चिप संचार तंत्र पर मानकीकृत करता है. इन डिज़ाइनों में आम तौर पर कई अन्य घटकों के साथ एक या एक से अधिक माइक्रो नियंत्रक या माइक्रोप्रोसेसर होते हैं - - आंतरिक मेमोरी या बाहरी मेमोरी ब्रिज, डीएसपी, डीएमए, एक्सेलेरेटर और यूएसबी, यूएआरटी, पीसीआईई, आई 2 सी आदि जैसे विभिन्न अन्य परिधीय - सभी एक ही चिप पर एकीकृत होते हैं. एएमबीए प्रोटोकॉल की प्राथमिक प्रेरणा इन ब्लॉकों को कई डिजाइनों में पुन: उपयोग के साथ जोड़ने के लिए एक मानक और कुशल तरीका है.
एएमबीए प्रोटोकॉल सीखने में पहला कदम यह समझना है कि वास्तव में इन विभिन्न प्रोटोकॉल का उपयोग कहां किया जाता है, ये कैसे विकसित हुए और ये सभी एसओसी डिज़ाइन में कैसे फिट होते हैं. निम्नलिखित आरेख (एएमबीए 2.0 स्पेक से संदर्भ) एक पारंपरिक एएमबीए आधारित एसओसी डिज़ाइन दिखाता है कि उच्च बैंडविड्थ इंटरकनेक्ट के लिए एएचबी (उन्नत उच्च प्रदर्शन) या एएसबी (उन्नत सिस्टम बस) प्रोटोकॉल और कम बैंडविड्थ परिधीय इंटरकनेक्ट के लिए एपीबी (उन्नत परिधीय बस) प्रोटोकॉल का उपयोग करता है.
एसओसी डिजाइनों में एकीकृत कार्यात्मक ब्लॉक (आईपी) की बढ़ती संख्या के साथ, साझा बस प्रोटोकॉल (एएचबी / एएसबी) ने जल्द ही सीमाओं को मारना शुरू कर दिया और 2003 में, एएमबीए 3 के नए संशोधन ने एक बिंदु से बिंदु कनेक्टिविटी प्रोटोकॉल पेश किया. ) इसके अलावा 2010 में, एक उन्नत संस्करण पेश किया गया था - AXI 4. निम्नलिखित आरेख उद्योग में एसओसी डिजाइन प्रवृत्तियों के साथ प्रोटोकॉल के इस विकास को दिखाता है.
निम्नलिखित आरेख दिखाता है कि मास्टर-स्लेव प्रोटोकॉल के माध्यम से बात करने वाले विभिन्न कार्यात्मक ब्लॉकों के साथ एक एसओसी बनाने के लिए एक AXI इंटरकनेक्ट का उपयोग कैसे किया जा सकता है. इंटरकनेक्ट एक कस्टम क्रॉसबार या एक स्विच डिज़ाइन या यहां तक कि एक ऑफ द शेल्व एनओसी (नेटवर्क ऑन चिप) आईपी हो सकता है जो कई AXI मास्टर्स और स्लेव्स का समर्थन करता है. AXI इंटरकनेक्ट पिछली AHB/ASB बस की तुलना में एजेंटों की संख्या के लिए कनेक्टिविटी बढ़ाने में मदद करता है. स्लेव पोर्ट में से किसी एक पर APB ब्रिज के लिए AXI का उपयोग आम तौर पर APB बस पर साझा किए गए बाह्य उपकरणों के एक सेट के लिए संचार को पाटने के लिए किया जाता है.
मोबाइल और स्मार्टफोन के युग में आगे विकास हुआ, जिसमें एसओसी के साथ दोहरे / क्वाड / ऑक्टा कोर प्रोसेसर थे, जिसमें साझा कैश एकीकृत थे और मेमोरी सबसिस्टम में हार्डवेयर प्रबंधित सुसंगतता की आवश्यकता थी. इससे AMBA संशोधन 4 में ACE (AXI कोहेरेंसी प्रोटोकॉल एक्सटेंशन) की शुरुआत हुई. अंत में, एचपीसी और डेटा सेंटर बाजारों के लिए विषम कंप्यूटिंग के वर्तमान युग में, जीपीयू, डीएसपी, एफपीजीए, मेमोरी कंट्रोलर और आईओ सब सिस्टम जैसे कई विषम कंप्यूटिंग तत्वों के साथ प्रोसेसर कोर की बढ़ती संख्या के साथ एकीकरण की प्रवृत्ति जारी है. 2013 में, AMBA 5 ने AXI/ACE प्रोटोकॉल के पुन: डिज़ाइन के रूप में CHI (कोहेरेंट हब इंटरकनेक्ट) प्रोटोकॉल पेश किया. सिग्नल आधारित AXI/ACE प्रोटोकॉल को नए पैकेट आधारित CHI स्तरित प्रोटोकॉल से बदल दिया गया था जो निकट भविष्य के लिए बहुत अच्छी तरह से स्केल कर सकता है. अब उम्मीद है कि आप समझ गए हैं कि प्रोटोकॉल कैसे विकसित हुए और उनमें से प्रत्येक एसओसी डिज़ाइन में कैसे फिट होते हैं- यहां कुछ मूलभूत और संसाधनों के संदर्भ हैं जिनका उपयोग आप प्रत्येक प्रोटोकॉल के बारे में गहराई से जानने के लिए कर सकते हैं.
एआरएम ने सभी प्रोटोकॉल को ओपन सोर्स किया है और सभी विशिष्टताओं को साइन अप करके एआरएम वेबसाइट से मुफ्त में डाउनलोड किया जा सकता है.
एपीबी : उन्नत परिधीय बस (एपीबी) का उपयोग कम बैंडविड्थ वाले बाह्य उपकरणों को जोड़ने के लिए किया जाता है. यह एक साधारण गैर-पाइपलाइन प्रोटोकॉल है जिसका उपयोग साझा बस के माध्यम से पुल/मास्टर से कई दासों तक संवाद करने (पढ़ने या लिखने) के लिए किया जा सकता है. रीड और राइट सिग्नल के समान सेट को साझा करता है और कोई बर्स्ट डेटा ट्रांसफर समर्थित नहीं है. नवीनतम युक्ति (APB 2.0) यहाँ ARM वेबसाइट पर उपलब्ध है और सीखने के लिए अपेक्षाकृत आसान प्रोटोकॉल है.
एएचबी: एडवांस्ड हाई-परफॉर्मेंस बस (एएचबी) का उपयोग उन घटकों को जोड़ने के लिए किया जाता है जिन्हें एक साझा बस में उच्च बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है. ये एक आंतरिक मेमोरी या बाहरी मेमोरी इंटरफ़ेस, डीएमए, डीएसपी इत्यादि हो सकते हैं लेकिन साझा बस एजेंटों की संख्या को सीमित कर देगी. एपीबी के समान, यह कई मास्टर्स और दासों के लिए एक साझा बस प्रोटोकॉल है, लेकिन बर्स्ट डेटा ट्रांसफर के माध्यम से उच्च बैंडविड्थ संभव है. नवीनतम नमूना एआरएम वेबसाइट पर यहां पाया जा सकता है और सीखना अपेक्षाकृत आसान है.
एएचबी-लाइट प्रोटोकॉल एएचबी का सरलीकृत संस्करण है. सरलीकरण केवल एक मास्टर डिज़ाइन के समर्थन के साथ आता है और यह किसी भी मध्यस्थता, पुनः प्रयास, विभाजित लेनदेन आदि की आवश्यकता को हटा देता है.
AXI: उन्नत एक्स्टेंसिबल इंटरफ़ेस (AXI) उच्च बैंडविड्थ और कम विलंबता इंटरकनेक्ट के लिए उपयोगी है. यह एक पॉइंट टू पॉइंट इंटरकनेक्ट है और कनेक्ट किए जा सकने वाले एजेंटों की संख्या के संदर्भ में एक साझा बस प्रोटोकॉल की सीमाओं को पार करता है. प्रोटोकॉल भी कई बकाया डेटा ट्रांसफर (पाइप-लाइनेड), बर्स्ट डेटा ट्रांसफर, अलग पढ़ने और लिखने के पथ और विभिन्न बस चौड़ाई का समर्थन करने के मामले में एएचबी से एक वृद्धि थी.
AXI-लाइट प्रोटोकॉल AXI का एक सरलीकृत संस्करण है और सरलीकरण बर्स्ट डेटा ट्रांसफर के लिए कोई समर्थन नहीं होने के संदर्भ में आता है.
AXI-स्ट्रीम प्रोटोकॉल AXI प्रोटोकॉल का एक और फ्लेवर है जो केवल मास्टर से दास तक डेटा की स्ट्रीमिंग का समर्थन करता है. स्ट्रीम प्रोटोकॉल में पूर्ण AXI या AXI-lite के विपरीत कोई अलग रीड / राइट चैनल नहीं है क्योंकि इरादा केवल एक दिशा में स्ट्रीम करना है. मास्टर और दास के बीच डेटा की कई धाराएँ (यहां तक कि इंटरलीविंग के साथ) स्थानांतरित की जा सकती हैं. यह वीडियो स्ट्रीमिंग एप्लिकेशन जैसे डिज़ाइन में उपयोगी हो जाता है.
पूर्ण AXI और AXI-lite विनिर्देश एआरएम वेबसाइट पर यहां से डाउनलोड किए जा सकते हैं. AXI-स्ट्रीम प्रोटोकॉल की एक अलग कल्पना है और यह डाउनलोड के लिए यहां उपलब्ध है. ACE — AXI कोहेरेंस एक्सटेंशन प्रोटोकॉल AXI 4 प्रोटोकॉल का विस्तार है और एक ही चिप पर एकीकृत होने वाले सुसंगत कैश के साथ कई CPU कोर के युग में विकसित हुआ है. ACE प्रोटोकॉल अलग-अलग स्नूप एड्रेस, स्नूप डेटा और स्नूप रिस्पॉन्स चैनल पेश करके AXI को डेटा चैनल पढ़ने और लिखने का विस्तार करता है. ये अतिरिक्त चैनल एक स्नूप आधारित सुसंगतता प्रोटोकॉल को लागू करने के लिए तंत्र प्रदान करते हैं. यदि आप सुसंगतता के लिए नए हैं, तो यह समझना कि ACE प्रोटोकॉल सीखने से पहले यह एक पूर्व-आवश्यकता होगी. AXI4 युक्ति के भाग के रूप में यह युक्ति एआरएम से डाउनलोड के लिए यहां उपलब्ध है.
ACE-Lite — ACE के पास उन एजेंटों के लिए प्रोटोकॉल का एक सरलीकृत संस्करण भी है, जिनके पास स्वयं का कैश नहीं है, लेकिन फिर भी साझा करने योग्य सुसंगतता डोमेन का हिस्सा हैं. डीएमए या नेटवर्क इंटरफेस एजेंट जैसे विशिष्ट एजेंट एसीई-लाइट प्रोटोकॉल का उपयोग करके इस "वन-वे" सुसंगतता को लागू करते हैं.
सीएचआई —(कोहेरेंट हब इंटरफेस) — एसीई प्रोटोकॉल को सुसंगत इंटरकनेक्ट का समर्थन करने के लिए एएक्सआई के विस्तार के रूप में विकसित किया गया था. एसीई प्रोटोकॉल ने मास्टर/स्लेव के बीच सिग्नल स्तर संचार का उपयोग किया और इसलिए इंटरकनेक्ट्स को स्नूप्स और प्रतिक्रियाओं के लिए अतिरिक्त चैनलों के साथ बड़ी संख्या में तारों की आवश्यकता होती है. इसने दोहरे/क्वाड कोर मोबाइल एसओसी डिजाइन वाले छोटे सुसंगत समूहों के लिए अच्छा काम किया. अन्य विषम गणना तत्वों और मेमोरी नियंत्रकों के साथ एसओसी पर सुसंगत समूहों की बढ़ती संख्या के साथ--अंबा 5 संशोधन ने एसीई प्रोटोकॉल के पूर्ण पुन: डिजाइन के रूप में सीएचआई प्रोटोकॉल पेश किया. सीएचआई प्रोटोकॉल प्रोटोकॉल, लिंक परत और भौतिक परत कार्यान्वयन के साथ एक स्तरित पैकेट आधारित संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करता है और क्यूओएस आधारित प्रवाह नियंत्रण और पुनः प्रयास तंत्र का भी समर्थन करता है.
आशा है कि यह एक सिंहावलोकन देता है और इन प्रोटोकॉल में गहराई से अधिक जानने के लिए आरंभ करने में मदद करता है. आगे सीखने का सबसे अच्छा तरीका प्रत्येक प्रोटोकॉल के विवरण को समझने के लिए विशिष्टताओं को पढ़ना है. APB और AHB अपेक्षाकृत आसान हैं और इन्हें आसानी से सीखा जा सकता है. AXI और ACE/CHI अपेक्षाकृत जटिल हैं और कैश कोहेरेंसी और सामान्य संचार प्रोटोकॉल की मूल बातें समझने के साथ-साथ विस्तृत पढ़ने की आवश्यकता होगी.
यदि आप इनमें से किसी भी परियोजना पर सक्रिय रूप से काम नहीं कर रहे हैं, लेकिन आपके पास समय है, तो आप इनमें से किसी भी प्रोटोकॉल के लिए एक मास्टर या दास के लिए एक आईपी/वीआईपी विकसित कर सकते हैं, विवरणों को गहराई से समझ सकते हैं और समझ सकते हैं.