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简单介绍基于通道位置的队列(LanePositionedQueue)的实现。
1. LanePositionedDecoupledIO
包含多个lane的ReadyValid接口,其中:
a. maxVliad & maxReady:valid和ready信号的数量;
b. validBits1 & readyBits1:表示valid和ready的数量所需要的比特数;
c. lanes:包含多少个数据通路;
d. ready:允许输出数据的个数;
e. valid:可以输出数据的个数;
f. bits:我方要输出的数据:同时输出lanes个T类型的数据;
相较于ReadyValidIO,有如下的区别:
a. bits包含多个通道的数据;
b. ready/valid有多个位;也就是说ready/valid不是一个标志位,而是一个值;
2. LanePositionedQueueIO
使用LanePositionedDecoupledIO数据传递接口的队列接口。
其中:
a. lanes:通道数;
b. depth:队列深度,即队列中可以存放的元素的个数;
c. laneBitsU:表示lanes的数量所需要使用的比特数;
d. enq: 入队的接口;
入口的宽度为lanes,即一次最多可以入lanes个元素,即maxValid = lanes;而最多可以入队depth个元素,即maxReady = depth;
e. deq:出队的接口;
出口的宽度为lanes,即一次最多可以出lanes个元素,即maxReady = lanes;而最多可以出队depth个元素,即maxValid = depth;
f. enq_0_lane:没有使用,略;
g. deq_0_lane:没有使用,略;
3. LanePositionedQueueModule
4. LanePositionedQueue
5. LanePositionedQueueBase
基于通道位置的队列基本实现。因为是基本实现,不能直接使用,所以应该是抽象的:
其实现类似于表格,把每个元素置于对应的行(row)列(lane)。
1) io
通道数为lanes;队列深度为rows * lanes,即每行lanes个元素,总共有rows行。
2) capacity:容量,可以存放的元素的个数,即:rows * lanes;
3) rowBits: 表示行号所需要的比特数;
3) laneBits:表示通道号所需要的比特数;
4) laneBits1:没有被使用,忽略;
5) lane()
计算向后移动add个元素之后,下一个lane的编号,以及是否发生了换行;
a. 入队
入队io.enq.valid个元素,enq_lane表示入队之后下一个lane的编号,enq_wrap表示是否发生了反转即换行。
b. 出队
出队io.deq.ready个元素,deq_lane表示出队之后下一个lane的编号,deq_wrap表示是否发生了换行。
6) row()
根据是否发生了换行,计算入队之后,当前行号以及下一行的行号。
a. 入队
当前行号:enq_row,下一行的行号:enq_row1;
b. 出队
当前行号:deq_row,下一行的行号:deq_row1;
7) delta
入队的元素个数与出队的元素个数的差值:
这是一个有符号数,也就是说可以为负值。
8) used & free
队列(表格)中已有的和空闲的单元格的个数。
9) position
a. enq_pos:入队单元格的序号;
b. deq_pos:出队单元格的序号;
c. diff_pos:enq_pos和deq_pos之间的单元格数;
d. 已用的和空闲的单元格数量之和为队列容量:assert(used + free === capacity.U)
e. used == diff_pos,或者队列满:assert(used === diff_pos || (diff_pos === 0.U && used === capacity.U))
10) io.enq.ready & io.deq.valid
不考虑pipe和flow:
io.enq.ready表示允许入队的元素的数量,io.deq.valid表示允许出队的元素的数量;
断言:
a. 入队数量不超过允许入队的数量:assert(io.enq.valid <= io.enq.ready)
b. 出队的数量不超过允许出队的数量:assert(io.deq.ready <= io.deq.valid)
c. 入队的数量不超过lanes:assert(io.enq.valid <= lanes.U)
d. 出队的数量不超过lanes:assert(io.deq.ready <= lanes.U)
11) enq mask
vmask指valid对应的mask,rmask指ready对应的mask,lmask指lane对应的mask。
a. UIntToOH1(x, width):生成一个宽度为width的mask,低x位为1,其余的高位为0;
b. 2 * lanes:生成一个宽度为2*lanes的mask。意义:本行和下一行总共两行的mask。
c. +& enq_lane:低enq_lane位为1,在vmask/lmask/lmask中皆是如此;
d. io.enq.valid +& enq_lane:原有的元素所在的单元格,以及新入队元素对应的单元格,所对应的mask位都置为1;
e. io.enq.ready +& enq_lane:原有的元素所在的单元格,以及后续io.enq.ready个未使用的单元格,所对应的mask位都置为1,截取其中的低2*lanes位;
f. vmask & rmask:为1的mask位包含两部分:(enq_lane, 0],(io.enq.valid + enq_lane, enq_lane];
g. & (~lmask):把位(enq_lane, 0]置0;
撇开最后会被清零的位段(enq_lane,0],其余部分的意义如下:
a. enq_vmask:本次入队io.enq.valid个元素所在单元格对应的位;
b. enq_rmask:当前行及下一行空闲单元格对应的位;
c. enq_lmask:当前行中已有元素对应的位;
d. enq_mask:本次入队io.enq.valid个元素所在单元格对应的位;
PS. 因为断言:assert(io.enq.valid <= io.enq.ready),所以vmask中的位少于rmask中的位。在计算enq_mask时,是否仍有必要使用vmask & rmask?
12) deq mask:参考enq mask;
13) deq_bits
输出到io.deq.bits,但是输入没有实现。这也是LanePositionedQueueBase需要标记为抽象类的原因之一。
14) maybe_empty
可能为空,并不一定为空。
a. 当入队换行和出队换行中只有一个发生时,更新maybe_full的值;
b. 因为入队换行和出队换行每次只换一行,所以当两个同时发生时,maybe_full的值不变;
c. 当入队没换行,出队发生换行时,maybe_full为真;
d. 当入队换行,出队没换行时,maybe_full为假;
总结一下:当出队追上入队所在的行时,可能为空。
15) bypass
从deq_lane开始的lanes个单元格,如果是空闲的(!set),则直接把所对应的通道(i)上io.enq.bits(i)的值,透传给io.deq.bits(i)。
a. row0:入队行与出队行相同,并且是出队行追上入对行;
b. row1:入队行 = 出队行 + 1;
c. !row0 && !row1:入对行与出队行之间隔了一个或者多个行;
d. deq_lmask中:(deq_lane, 0]为1,(2*lanes, deq_lane]为1;
e. 从deq_lane开始的lanes个单元格是否空闲,还是容易推导的,这里不再表述;
6. FloppedLanePositionedQueueModule
继承自LanePositionedQueueBase的可实例化的队列实现。
把队列内存分成两个bank:
分别从各自的bank中输出:
分别向各自的bank中写入:
7. FloppedLanePositionedQueue
简化创建FloppedLanePositionedQueue的方法。
8. OnePortLanePositionedQueueModule
因为没有使用,这里不做略去不做介绍。
9. 附录
略