Rocket - util - AsyncQueue

Posted 2021-12-02 wjcdx

https://mp.weixin.qq.com/s/6McbqOKM4fu4J5vdpZvxKw

 

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：

??