之前混着参加了很多次面试，几乎每次面试我都会问，你怎么理解AXI的Outstanding能力嘛？乱七八糟的回答都有，几乎没有准确回答的。这个Outstanding能力在SOC设计中应该是一个非常常见的性能指标呀，很多IP的配置都会牵涉到，比如PCIe，DMA

什么是Outstanding？
什么是Outstanding？
如果你想知道什么是Outstanding的话
那我就带你研究

大家都知道AXI是ARM AMBA协议家族的一员，AXI的很多特性，例如分离的读写通道、Burst传输，Interleaving、乱序返回等特，显著提升了SOC互连的性能。其中，Oustanding能力就是一个非常重要的参数。

对AXI而言，因为读写分离，所以Outstanding能力分为读Outstanding和写Outstanding。

如何理解Outstanding呢？

我们可以想象SOC的互连犹如中国高铁网络，那么

• 八纵八横的铁轨就是SOC的总线，有京沪高铁，有武广高铁，错综复杂
• 总线上的数据传输就是一列列的高铁班车
• Burst传输的长度就是一列高铁的节数，有的高铁是8节，就是Burst Length=8，有的高铁是16节，就是Burst Length=18
• 1节高铁带的人数就是AXI的数据位宽，有的高铁1节载人80个，有的高铁一节载人可能160个（假设哈），就好比有的AXI 数据位宽为64bit，有的AXI数据位宽为128bit
• 高铁的速度就是AXI的总线的时钟频率，有的高铁速度为310Km/h，比如京沪高铁；有的高铁线路标准比较差，那就只能跑250Km/h，比如合宁城际。这就好比AXI的频率有的是200MHz，有的是300MHz
• 从高铁站出发，到终点的线路长度就是AXI的总线延迟。京沪高铁全长1318 KM，那么这个线路长度就固定死了，就好比SOC的AXI Interconnect网络设计好了后，那么AXI的Master到Slave的延迟的拍数（Clock Cycle）也就固定了。所以一节高铁可以等效为AXI的一个Cycle

好，我们一一对应上之后，我们以上海到北京的高铁为例，假设全上海的人都要坐高铁去北京，为了达到最高效率，那就是上海到北京的铁轨上高铁首尾相接，从上海虹桥排到北京南站，这些首位相接的高铁还都以310Km/h的速度前进（这里我们不考虑高铁停在北京南站下客减速的时间哈）。高铁到北京南站后，立即以相同速度折返回到上海虹桥，回到上海虹桥的高铁又继续满客开往北京南站。我们都使用16节编组的高铁的话，那么问题来了，我们至少需要运行多少列高铁才能达到京沪高铁的最大效率呢？

简单计算，我们需要X列高铁，

• X=高铁线路总长度*2/ 16节高铁长度

经过变换

• X=（高铁线路总长度/1节高铁长度）*2/16

由于一节高铁可以等效为AXI的一个Cycle，所以（高铁线路总长度/1节高铁长度）就是该线路的延迟Cycle数目

故

• X=线路延迟Cycle数目*2/16

这里X就是AXI Outstanding的概念，而“线路延迟Cycle数目*2”就是往返总延迟，也就是Round Trip Latency。

这时，让我们回到AXI协议，以AXI写为例，AXI Master每次发写命令（包括AW和W)，都需要Slave返回Response（B通道），犹如上面高铁的例子里面，上海虹桥（Master）发出的列车，只有到达北京南站（Slave）下客后（处理后），北京南站才能将该列车折返返回上海虹桥（Response）。

Outstanding的能力即AXI Master不需要等到Response，就可以持续发写命令的个数。

那AXI Master 的Outstanding能力越大越好吗？

也不是，因为当高铁的轨道上头尾相连堆满高铁的时候，即使有再多的高铁也没法放进轨道了。

那AXI Master的Outstanding能力如何才能设置得到合理值呢？

和高铁列数的计算类似，我们首先需要确定AXI Master 在需要的场景

1. AXI Burst Length 是多大，也就是高铁是8节编组还是16节编组。
2. 期待的带宽 （Expected Bandwidth）要能达到多少。这里最大带宽是AXI Clock Frequency x AXI Data Width，也有可能根据实际应用需求低于这个值。我们就按照最大值计算。
3. AXI的Round Trip Latency是多少个Cycle，或者多少nanosecond

所以最佳Outstanding能力（Best Outstanding）计算公式如下Best Outstanding =Round Trip Latency(cycle) \div AXI Burst Length