芯耀
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本篇主要是AMBA AXI协议中的Atomic Accesses解释（十三）
在AMBA AXI协议中，原子访问（Atomic Accesses）是一种操作，它允许在总线上执行不可分割的读-修改-写序列，以确保在多主设备共享同一内存资源时数据的一致性。原子操作在多个主设备尝试访问同一内存位置时非常重要，可以防止数据竞争和不一致。
AXI协议支持原子操作通过以下方式：
1. 原子性信号：在AXI通道中，有一些信号用于控制原子访问。具体来说，在读写地址通道中，有ARCACHE和AWCACHE信号，它们控制缓存行为，并且与原子性有关。但是，更直接的是ARLOCK和AWLOCK信号，它们用于指示原子访问。
2. 锁定传输：AXI协议定义了锁定传输（Locked Transfers），允许主设备在执行一系列传输时锁定从设备，以确保原子性。但是，请注意，在AXI3中，支持锁定传输，而在AXI4中，锁定传输被移除，代之以独占访问。
3. 独占访问：AXI4引入了独占访问（Exclusive Accesses），这是一种更高效的实现原子操作的方式。独占访问允许主设备尝试读-修改-写操作，而无需在整个操作期间锁定总线。它通过两个阶段实现：
独占读：主设备执行一个独占读操作，从设备记录该地址的访问状态（通常标记为主设备已读取该地址）。
独占写：主设备随后尝试执行独占写操作。从设备检查该地址自独占读以来是否被其他主设备修改。如果没有，则独占写成功，并返回成功响应；否则，失败并返回错误响应。
独占访问依赖于从设备支持独占访问监视器（Exclusive Access Monitor）来跟踪地址状态。
在AXI协议中，原子访问的具体实现取决于系统设计。以下是一些关键点：
AXI3：支持锁定传输，但锁定传输会降低总线效率，因为在此期间其他主设备可能无法访问被锁定的从设备。
AXI4：不再支持锁定传输，而是推荐使用独占访问来实现原子操作。独占访问不会锁定总线，因此对总线性能的影响较小。
使用场景：
原子操作通常用于实现信号量、互斥锁等同步机制，在多核处理器或多主设备系统中确保数据一致性。
示例：
假设有两个主设备（CPU0和CPU1）共享一个内存位置，该位置用于实现一个信号量。它们可以使用原子操作来安全地获取和释放信号量。
1. CPU0执行独占读，读取信号量的值。
2. 如果信号量可用（例如值为0），则CPU0执行独占写，尝试将其设置为1。如果在此期间没有其他主设备修改该信号量，则独占写成功，CPU0获得信号量。
3.如果CPU1在CPU0的独占读和独占写之间也尝试修改信号量，则CPU0的独占写将失败，CPU0必须重试整个操作。
总结：
在AMBA AXI中，原子访问可以通过锁定传输（AXI3）或独占访问（AXI4）来实现。现代设计多使用AXI4的独占访问，因为它对总线性能更友好。在设计支持原子操作的从设备（如共享内存）时，需要实现相应的机制（如独占访问监视器）来支持独占访问。
AXI3 锁定传输（Locked Transfers）
锁定序列：主设备通过 ARLOCK/AWLOCK 信号锁定总线，确保整个操作期间独占访问从设备。
缺点：降低总线效率，阻塞其他主设备访问。
AXI4 已弃用：因影响系统性能，AXI4 移除了锁定传输。
AXI4 独占访问（Exclusive Accesses）
这是现代 AXI 系统的推荐方式，通过 两阶段操作 实现无锁原子性：
独占操作流程：
阶段1：独占读（Exclusive Read）
阶段2：独占写（Exclusive Write）
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