Rocket - util - Counters

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介绍几种计数器的实现，以及其中的一点小细节。

 

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1. ZCounter

 

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a. value初始值为0；

b. 使用inc构建递增计数逻辑；

c. wrap: 如果value增加到n-1，则返回从0开始重新计数；如果n是2的幂，则不需要判断，一直加1即可。

 

创建ZCounter类的实例，只是创建了一个value寄存器：

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在调用其inc()方法时，才会生成计数逻辑：

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对Mux做一点小重构：

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两种写法的区别在于isPow2(n)发生作用的时间点不同，构建出的硬件逻辑也不同。

 

原写法中，isPow2(n)虽然在软件执行构建期间确定值，但Bool(true)或者Bool(false)在硬件逻辑中生成了对应的线，并且要在硬件逻辑运行期间起作用。

 

重构之后的写法，isPow2(n)在软件执行构建期间确定值，并且也在构建期间起作用，根据其值的不同，生成不同的逻辑。最终生成的硬件逻辑中，不存在Bool(isPow2(n))对应的线。

 

2. TwoWayCounter

 

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双向（可增可减）计数器。

 

3. WideCounter

 

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位宽比较宽的计数器。思路是把位宽分成两部分：large，small。递增small部分，产生进位时才增加large部分。另外一个特点是，每次增加的值不一定是1，而是可以从外部输入（inc）。

 

其实现跟isWide息息相关，而isWide的值在构建期间可以确定，所以可以把这个类根据isWide的值拆成两个类：ReallyWideCounter 和 NotWideCounter。

 

1) NotWideCounter

 

当isWide == false时，WideCounter的实现简化为：

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重构一下：

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a. small：存储计数器值的寄存器，根据reset的值，决定是否初始化为0.

 

b. next：计数器的下一个值；

 

next = small + inc

small = next

 

c. carryOut：在加inc的过程中，产生了进位的位；

 

d. value：计数器的值：val value: UInt = small

 

e. width：计数器的位宽；

 

2) ReallyWideCounter

 

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small的部分与NotWideCounter类似，这里介绍large的部分。

 

a. large

 

small是计数器的低位部分，large是计数器的高位部分，其位数是总位数（width），减去small的位数（smallWidth）。

 

只有当small部分在递增过程中产生进位（nextSmall(smallWidth)）时，large才会加1：

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nextSmall(smallWidth)代表进位是因为nextSmall比small多一位，而进位就存在这多的一位中：

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同样的原因：small := nextSmall是丢失了进位的。

 

b. value：val value = Cat(large, small)

 

计数器的值是把large和small组合到一起。

 

c. carryOut

 

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把small和large中产生了进位的位组合到一起。

 

3) 进一步重构

 

分成两个类之后，如何重新组织到一起呢？

 

a. 把WideCounter改成一个抽象类

 

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b. 定义一个WideCounter伴生对象：

 

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4. 附录

 

略