Chisel3 - util - Queue

https://mp.weixin.qq.com/s/vlyOIsQxR6bCqDDMtRQLLg

 

实现队列模块，先入先出（FIFO）。

 

参考链接：

https://github.com/freechipsproject/chisel3/blob/master/src/main/scala/chisel3/util/Decoupled.scala

 

 

1. QueueIO

 

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队列（Queue ）输入输出接口，entries为队列的容量。这些接口的方向都是从队列的角度来定义的。

 

a. enq：队列输入接口。

 

b. deq：队列输出接口。

 

c. count：当前队列的深度。

 

2. Queue

 

a. 继承自Module

 

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b. 接口

 

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c.内部变量

 

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1) ram为队列使用的内存；

2) enq_ptr为入队时使用的指针；

3) deq_ptr为出队时使用的指针；

4) 队列状态指示：empty/full;

5) 当前是否在入队或出队：do_enq/do_deq；

 

因为enq_ptr/deq_ptr都是Counter类型，Counter是循环的，即到达最大值之后就返回从0开始。所以队列也是一个循环队列。

 

d.入队

 

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如果do_enq置位，则把入队数据（io.enq.bits）存下来，并递增指针；

 

入队需要队列处于ready状态，只要队列没有full，则可以接收数据：

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e.出队

 

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如果do_deq置位，则递增出队指针；

 

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出队需要deq接口处于valid状态，只要队列没有空，则io.deq.valid为真；

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f. maybe_full

 

maybe, 名字取的很贴切。可能满，也可能没有满。

 

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如果正在入队和正在出队状态的值不一致，则更新maybe_full。

 

分为四种情况：

1) 正在入队（do_enq = 1），没有出队（do_deq = 0）

 

只有入队，没有出队，则队列有可能满。

 

2) 没有入队（do_enq = 0），没有出队（do_deq = 0）

 

队列中元素个数未变，不更新maybe_full的值。

 

3) 正在入队（do_enq = 1），正在出队（do_deq = 1）

 

正在入队，也正在出队。每一个clock最多只入队一个，只出队一个。没有变化，不更新。

 

4) 没在入队（do_enq = 1），正在出队（do_deq = 1）

 

队列中元素个数在减少，不可能满。

 

g. full/empty

 

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当入队和出队指针相同时，有可能是空也有可能是满，此时需要使用maybe_full来做一个指示性判断。

 

h. count

 

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队列中元素的个数为：

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会不会存在负数？不存在，value为无符号数。

 

抽象成形式 C = A - B。

 

假设队列容量为entries：

如果A > B，很好理解，元素个数 C = A - B；

如果A < B，发生了回环，元素个数 C = A + entries - B；

其中，A, B都会在entries处发生回环，从0开始。

 

1) 如果entries为2的指数

 

如果entries为2的指数即2^n，无论A/B的大小关系，元素个数的计算方法是一样的，即 C = A - B。

 

n为无符号二进制数，随意加多少2^n，值都不变。即 A - B = A + 2^n - B。

 

如3位无符号数，entries = 2^3 = 8:

3 - 5 = (3 + 2^3 - 5) % 2^3 = 6

 

需要处理的情形是当ptr_diff为0时，存在的empty/full两种情况。

 

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这里存在两种情况，如果为maybe_full && ptr_match为0，则队列未满，使用ptr_diff；如果为1，则队列满，ptr_diff为0。

 

2) 如果entries不是2的指数

 

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如果enq_ptr等于deq_ptr，则要看是empty还是full，如果为full，则count为entries；如果为empty，则count为0；

 

如果enq_ptr不等于deq_ptr，则要先比较大小。如果A > B，则使用 A - B，即ptr_diff；如果A < B，则使用A + entries - B，即entries.asUInt + ptr_diff。

 

i. pipe/flow

 

略