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简单介绍异步队列(AsyncQueue)的实现。
0. 异步队列
异步队列的两端分属不同的时钟域,拥有各自的复位逻辑。
异步队列用于存值的一端为上游端(source),用于取值的一端为下游端(sink)。
1. AsyncQueueParams
异步队列的参数,包含如下几项:
a. depth
队列深度,表示队列可以存储几个元素;
b. sync
表示流水线的级数。
c. safe
使用valid来标识ridx和widx是否合法;是否要把一端的reset同步到另一端。
d. narrow
标识数据同步通道的宽度。如果数据同步通道为窄,则每次只同步一个数据。否则,为所有数据提供同步通道。
2. AsyncBundleSafety
safe相关要在队列两端同步的信号(这里略去不做详细介绍):
个人认为更名为AsyncSafetyBundle更好,因为本质上是一个Bundle,Safety是修饰词,前置为宜。如白马和马白不是同一个意思。
3. AsyncBundle
要在队列两端同步的数据,包括:
a. 待读取元素的索引号:ridx;
b. 待写入元素的索引号:widx;
c. 数据:mem;
d. 数据索引号:index;
e. safe相关的bundle(valid和reset);
c和d重构如下:
如果数据同步通道为窄通道,则mem这个Vec只包含1个元素,而index则是当前数据通道中元素的索引号。
如果数据同步通道为宽通道,则mem这个Vec包含depth个元素,每一个元素都有自己的同步通道,就不需要index来指示元素索引号了,所以此时index为None。
PS. option是一个隐式方法,定义如下:
4. GrayCounter
格雷码计数器。
5. AsyncValidSync
用于支持AsyncBundleSafety,这里不做具体介绍。
6. AsyncQueueSource
异步队列的上游端。上游端写数据。
1) io
a. enq:输入;
b. async:用于数据同步的端口;
2) 实现
a. enq
当对方valid,而我方ready,亦即io.enq.fire()时,把io.enq.bits存入mem中。
注意,此index为新定义的index,非io.async.index:
b. mem
也要注意区分mem和io.async.mem。
mem的定义为:
存储的元素个数为队列深度params.depth。
根据数据同步通道的宽窄,来决定同步一个,还是全部同步:
c. widx
source端为写端,widx是一个格雷码计数器,会被同步到sink端:
d. ridx
读取的元素索引号。sink端为读端。ridx从sink端同步而来。
e. ready
队列不满,则可以ready。
可以看到io.enq.ready也取决于sink_ready。在不考虑safe的情况下,sink_ready一直为true。
7. AsyncQueueSink
与AsyncQueueSource对应,这里略去。
8. FromAsyncBundle
x是一个AsyncBundle,构造一个sink端与之连接。从AsyncBundle到DecoupledIO,即From AsyncBundle to DecoupledIO。
9. ToAsyncBundle
x是一个ReadyValidIO,构造一个source端与之连接。从ReadyValidIO到AsyncBundle,即To AsyncBundle from ReadyValidIO。
10. AsyncQueue
创建异步队列的两端,并把它们相连。
CrossingIO定义如下: