什么是AXI outstanding

什么是outstanding？

從字面理解，outstanding表示正在進行中的，未完成的意思，形象地說就是“在路上”。

比如現在需要傳輸一段數據，假設沒有outstanding，必須等到地址握手成功才能傳輸數據，而每一次握手過程中都不能保證主從機此刻都準備好，那這樣在數據傳輸過程中就難免會有氣泡，難以實現真正的全流水和滿性能。

所以從設計的角度，我們就有多發幾個地址的需求，比如我們可以發出去10個地址，盡管我們還沒給數據，但是可以讓從機知道，我們接下來要向這些地址寫數據，這樣就可以不用刻板地遵循，每次都要寫地址握手成功再寫數據。

所以在這個例子中，outstanding就是發出去的地址數量，未處理的地址可以先存放在AXI總線的緩存里，等完成一次傳輸事物之后，無需再握手傳輸地址，即可立即進行下一次的數據傳輸，所以outstanding本質上是為了實現數據傳輸的pipeline。

簡單講，如果沒有outstanding，或者說outstanding能力為1，則總線Master的行為如下（AHB總線就沒有outstanding能力）：

?1）讀操作：讀地址命令 -》 等待讀數據返回 -》 讀地址命令 -》 等待讀數據返回

?2）寫操作：寫地址命令-》寫數據-》等待寫響應返回-》寫地址命令-》寫數據-》等待寫響應返回

而如果outstanding能力為N》1的話，則：

?1）讀操作：可以連續發N個讀地址命令，這期間如果讀數據沒有返回，則需要等待讀數據返回，如果有讀數據返回，則返回了幾個，那么仍然可以接著發幾個。也就是說，“在路上”的讀命令（或者讀數據）最多可以是N。多說一點，可以看出，如果數據返回得比較慢，那么IP需要等待，效率就會比較低，因此，為了提高效率，有必要提高outstanding能力，以彌補”路上“（總線）引入的延時。但是也不能無限制地發，否則有可能會引起總線擁塞，把其他IP給堵住。

如何計算outstanding？

首先，對于AXI而言，outstanding能力分為讀outstanding能力和寫outstanding能力。

如何計算outstanding能力呢？

首先對一些概念進行類比：

?burst傳輸的長度為一列高鐵的節數，8節高鐵對應的burst length=8。

?一節高鐵載的乘客數就是AXI的數據位寬，常見的AXI的數據位寬有64bit，128bit等等。

?高鐵的速度就是AXI總線的時鐘頻率，好比AXI的頻率有的是200MHz，有的是300MHz。

?從高鐵站觸發，到終點的線路長度就是AXI的總線延遲，即AXI的Master 到Slave的延遲拍數（Clock
Cycle）固定了，一節高鐵可以等效為AXI的一個Cycle。

類比之后，以一段高鐵線路為例，起點為A，終點為B，從A到B的高鐵線路如果要達到最高效率，需要在線路上排滿高鐵，首尾相接。那么需要多少列高鐵才能達到最大效率呢？

假設需要X列高鐵，（1列有N節）

X=（高鐵線路總長度2）/（N節高鐵的長度），N節高鐵的長度=1節高鐵的長度N，

所以X可變換為（（高鐵線路總長度/1節高鐵長度）*2）/N，其中（高鐵線路總長度/1節高鐵長度）為高鐵總節數，因為一節高鐵對應一個AXI的cycle，所以高鐵總節數對應該線路的延遲Cycle總數。

X=線路延遲Cycle數目*2/N，

X即為AXI outstanding，其中線路延遲Cycle數目*2為Round Trip Latency（cycle）（往返總延遲），N為burst length。

（補充：最大傳輸帶寬=AXI Clock Frequency x AXI Data Width）