ping-pong buffer

1 什么是pingpong?

   pingpong是一种数据缓存的手段，通过pingpong操作可以提高数据传输的效率。

2 什么时候需要pingpong？

在两个模块间交换数据时，上一级处理的结果不能马上被下一级所处理完成，这样上一级必须等待下一级处理完成才可以送新的数据，这样就会对性能产生很大的损失。

引入pingpong后我们可以不去等待下一级处理结束，而是将结果保存在pong路的缓存中，pong路的数据准备好的时刻，ping路的数据也处理完毕（下一级），然后无需等待直接处理pong路数据，上一级也无需等待，转而将结果存储在ping路。这样便提高了处理效率。

3 实现

实现时我们需要，两个指针，ping_rd,pong_wr. 还要保存数据的缓存reg [31:0] buf [1:0];

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

ping_rd <= 0;

else if(rd)

ping_rd <= ~ping_rd;

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

ping_wr <= 0;

else if(wr)

ping_wr <= ~ping_wr;

always @(posedge clk )

if(wr)

buf[ping_wr] <= data_in;

assgin data_out =  buf[ping_rd];

为了满足模块间的握手，可以再增加两个标识位，表示相应的buffer是否有效。

reg[1:0] buf_valid;

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

buf_valid[0]<= 1'b0;

else if(rd & ~ping_rd)

buf_valid[0]<= 1'b0;

else if(wr & ~ping_wr)

buf_valid[0]<= 1'b1;

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

buf_valid[1]<= 1'b0;

else if(rd & ping_rd)

buf_valid[1]<= 1'b0;

else if(wr & ping_wr)

buf_valid[1]<= 1'b1;

 

wire data_rdy = buf_valid[1] | buf_valid[0];

wire m_full    = buf_valid[1] & buf_valid[0];

 

下图给出了pingpang的基本原理框图，从图上可以看出使用pingpang的主要作用 就是使用多个低速的数据预处理模块处理高速的输入数据流。这样做可以提高系统的数据吞吐量（如果不使用乒乓的话数据预处理模块会成为设计中限制系统数据吞 吐量的瓶颈），同时增加了数据缓冲延迟。

另一个解释：

所谓ping-pong buffer，也就是定义两个buffer，当有数据进来的时候，负责写入buffer的进程就寻找第一个没有被占用而且可写的buffer，进行写入，写好之后，将占用flag释放，同时设置一个flag提示此buffer已经可读，然后再接下去找另外一个可写的buffer，写入新的数据。

而读入的进程也是一直对buffer状态进行检测，一旦发现没有被占用，而且已经可以被读，就把这个buffer的数据取出来，然后标志为可写。

参考：

https://blog.csdn.net/MIThebut/article/details/44995959

https://blog.csdn.net/zhuzhiqi11/article/details/46289629

https://blog.csdn.net/hustbin/article/details/16951689