什么是AXI outstanding

什么是outstanding？

从字面理解，outstanding表示正在进行中的，未完成的意思，形象地说就是“在路上”。

比如现在需要传输一段数据，假设没有outstanding，必须等到地址握手成功才能传输数据，而每一次握手过程中都不能保证主从机此刻都准备好，那这样在数据传输过程中就难免会有气泡，难以实现真正的全流水和满性能。

所以从设计的角度，我们就有多发几个地址的需求，比如我们可以发出去10个地址，尽管我们还没给数据，但是可以让从机知道，我们接下来要向这些地址写数据，这样就可以不用刻板地遵循，每次都要写地址握手成功再写数据。

所以在这个例子中，outstanding就是发出去的地址数量，未处理的地址可以先存放在AXI总线的缓存里，等完成一次传输事物之后，无需再握手传输地址，即可立即进行下一次的数据传输，所以outstanding本质上是为了实现数据传输的pipeline。

简单讲，如果没有outstanding，或者说outstanding能力为1，则总线Master的行为如下（AHB总线就没有outstanding能力）：

•1）读操作：读地址命令 -》 等待读数据返回 -》 读地址命令 -》 等待读数据返回

•2）写操作：写地址命令-》写数据-》等待写响应返回-》写地址命令-》写数据-》等待写响应返回

而如果outstanding能力为N》1的话，则：

•1）读操作：可以连续发N个读地址命令，这期间如果读数据没有返回，则需要等待读数据返回，如果有读数据返回，则返回了几个，那么仍然可以接着发几个。也就是说，“在路上”的读命令（或者读数据）最多可以是N。多说一点，可以看出，如果数据返回得比较慢，那么IP需要等待，效率就会比较低，因此，为了提高效率，有必要提高outstanding能力，以弥补”路上“（总线）引入的延时。但是也不能无限制地发，否则有可能会引起总线拥塞，把其他IP给堵住。

如何计算outstanding？

首先，对于AXI而言，outstanding能力分为读outstanding能力和写outstanding能力。

如何计算outstanding能力呢？

首先对一些概念进行类比：

•burst传输的长度为一列高铁的节数，8节高铁对应的burst length=8。

•一节高铁载的乘客数就是AXI的数据位宽，常见的AXI的数据位宽有64bit，128bit等等。

•高铁的速度就是AXI总线的时钟频率，好比AXI的频率有的是200MHz，有的是300MHz。

•从高铁站触发，到终点的线路长度就是AXI的总线延迟，即AXI的Master 到Slave的延迟拍数（Clock
Cycle）固定了，一节高铁可以等效为AXI的一个Cycle。

类比之后，以一段高铁线路为例，起点为A，终点为B，从A到B的高铁线路如果要达到最高效率，需要在线路上排满高铁，首尾相接。那么需要多少列高铁才能达到最大效率呢？

假设需要X列高铁，（1列有N节）

X=（高铁线路总长度2）/（N节高铁的长度），N节高铁的长度=1节高铁的长度N，

所以X可变换为（（高铁线路总长度/1节高铁长度）*2）/N，其中（高铁线路总长度/1节高铁长度）为高铁总节数，因为一节高铁对应一个AXI的cycle，所以高铁总节数对应该线路的延迟Cycle总数。

X=线路延迟Cycle数目*2/N，

X即为AXI outstanding，其中线路延迟Cycle数目*2为Round Trip Latency（cycle）（往返总延迟），N为burst length。

（补充：最大传输带宽=AXI Clock Frequency x AXI Data Width）