就绪/有效 vs 2 次握手 vs 4 次握手

Posted 2023-02-26

【中文标题】就绪/有效 vs 2 次握手 vs 4 次握手

【英文标题】：ready/valid vs 2-way handshaking vs 4-way handshaking

【发布时间】：2020-10-27 16:41:59

【问题描述】：

我对准备/有效握手在功能上是否等同于 req/ack（2 路）握手感到困惑？通过在功能上等效，我的意思是我们可以在所有可以使用 req/ack (2-way) 握手的情况下使用就绪/有效握手执行数据传输，反之亦然？是否存在一种方案有效而另一种方案无效的情况？

作为对同一问题的扩展，req/ack（2-way）在功能上是否等同于 req/ack（4-way）握手？大多数情况下，我发现不同之处在于所需的硬件，当然还有速度。是否存在我们必须使用 req/ack (4-way) 或 req/ack (2-way) 的场景。

总之，我想在三个方案之间建立联系——一个方案会失败，而另一个方案会起作用。

问题是在同步和异步设计的背景下

A reference to handshaking.

【参考方案1】：

一个老问题，但为了以后类似的问题，我还是会回答。

1.什么时候使用？

在没有时钟的异步逻辑中，需要 4 相或 2 相req/ack 协议。信号是相互的响应：两者都是 4-phased 协议中的响应，ack 是 2-phased 协议中的唯一响应。

valid/ready（或等效）协议由于时钟上升沿同步，因此不需要返回零相位，它只能用于同步逻辑。此外，只需要一个阶段，因为valid 和ready 在当前传输中不会相互响应，它们只是在下一个周期更新。

2。他们如何比较？

这三种协议都可以准确控制数据的传输，它们也可以传输背压。所以是的，它们在功能上是等效的。

4 相 req/ack 信号切换两倍，从性能和功耗的角度来看，这并不是很好。但是同步电路有块缓冲器，当扇出很大时可能会消耗很多，这会产生其他后果，例如 EMI、需要本地电容器和/或使用扩频技术。这完全取决于电路的规模和技术。不过，一般而言，如果协议需要以两倍的速率切换信号，则很难保持相同的吞吐量。

2-phased ack/req 也提供相同的功能，但实现有其缺点，处理高/低的逻辑可能比自然的 4-phased 协议更复杂。它需要异或门和一个参考寄存器来输出转换而不是状态（改变极性而不是指示“我准备好了”）。它需要 XOR 门来检测是否应该发生状态变化。

从性能的角度来看，它需要更多的资源，增加了关键路径，但减少了阶段的数量。目前尚不清楚结果是否会改善性能，但可能取决于技术。一个理由是在带宽有限的长线路或负载线路上传输协议，以牺牲本地网关面积为代价提高这些线路的速率可能会很有趣。

3.它们可以互换吗？

可以在同步电路中使用req/ack 协议连接两个valid/ready 块。但是，为了在异步电路中将两个 req/ack 块与 valid/ready 协议接口，您需要第三个同步信号来表示传输周期的概念。

在大多数情况下，这个问题没有实际意义，因为有惩罚，没有优势。 valid/ready 或等效的将用于同步电路。在异步电路中，您必须在 2 相或 4 相req/ack 之间进行选择。

可以将 2 相和 4 相 req/ack 模块与异步电路中的 XOR 和 S/R 锁存器接口。

总结

它们在各自的同步/异步实现中使用时在功能上是等效的，但不能总是在其他域中使用（req/ack 可以在同步域中使用但性能不佳，valid/ready 不能在异步域）。每种实施方式对性能、功耗和资源利用率都有不同的影响。