AXI协议为什么会有4KB的Boundary

AXI协议不允许一次突发跨越4KB地址边界的原因可能跟当时的有些操作系统规定最小的文件就是4KB有关，AHB协议的1KB地址边界限制同样很可能跟早期的操作系统限制也有关系。AXI 协议中的 4KB 限制主要体现在地址边界和突发传输方面，以下是具体介绍：

4KB 边界的定义

在 AXI 协议中，4KB 边界是指地址的低 12 位全为 0 的地址。以 32 位地址为例，像 32’h00001000、32’h00002000、32’h00003000 等这些地址均为 4KB 边界。也就是说地址空间被划分为 4KB（即 4096）字节大小的块，(31:12) 位相等的地址都是同一个 page，属于同一个 4KB 空间。

限制内容

AXI 协议规定一次突发传输（burst transfer）不能跨越 4KB 边界。即访存操作的起始地址和终止地址必须处于相邻的两个 4K 边界对齐地址点（即 0x0000_0000、0x0000_1000、0x0000_2000 等）区间内。用公式表示为：start_address/4096==(start_address+(burst_size* burst_length)) / 4096。

限制原因

• 避免访问错误：系统中通常给每个 slave 划分 4KB 空间，若一次 burst 跨越 4KB 边界，可能会导致一部分数据访问到一个 slave，而另一部分访问到相邻的另一个 slave，但第二个 slave 未收到完整的地址和控制信息，不会响应，从而使传输无法完成。

• 简化缓存一致性设计：缓存行作为缓存和主存之间数据传输的最小单位，其大小通常为 4KB 及其倍数，且操作系统通常定义一个 page 为 4KB。4KB 地址边界对齐可使数据传输和缓存操作更规整，便于内存管理，减少缓存一致性问题。

实际应用影响

• 地址分配：在设计基于 AXI 协议的系统时，通常会将 slave 的地址空间按照 4KB 或其倍数来分配，以确保每个 slave 都有独立的、4KB 对齐的地址范围，便于进行地址译码和访问控制。

• 数据传输：如果 master 需要访问跨越 4KB 边界的数据，就需要将访问拆分成多个不跨越 4KB 边界的 transaction。例如，要访问 0x1FF0 – 0x200C 共 32byte 的数据（每次 beat 4B），系统会自动拆分成 0x1FF0 – 0x1FFF 和 0x2000 – 0x200C 两个 transaction。