Thiết kế RTL: Đường dữ liệu và pipeline

Chương trình học

1. Quy ước số và số học
   • Chuyển phương trình thành quy ước đường dữ liệuKhái niệm

     Xác định độ rộng, sự kiện chấp nhận và kết quả hợp lệ cùng với phép toán.

   • Độ rộng, mở rộng dấu và tràn sốKhái niệm

     Dùng ví dụ số để phân biệt cách diễn giải, mở rộng và thu hẹp.

   • Thực hành: mô hình tham chiếu ALU tám bitThực hành

     Kiểm tra ADD, SUB, AND, XOR, bit nhớ và bit mượn bằng chương trình độc lập.

   • Kiểm tra: bit nhớ và tràn số có dấuKiểm tra

     Phân biệt các giới hạn số khi diễn giải không dấu và có dấu.

2. Truyền thanh ghi và điều khiển
   • Đọc phép truyền thanh ghi tại các cạnh xung nhịpKhái niệm

     Tách trạng thái cũ và trạng thái tiếp theo, rồi theo dõi cách tín hiệu cho phép giữ giá trị đã lưu.

   • Lập lịch tài nguyên dùng chung bằng FSMKhái niệm

     Tích lũy bốn giá trị bằng một bộ cộng đồng thời xác định chuyển trạng thái và ghi nhận dữ liệu.

   • Quy ước thời gian cho yêu cầu và phản hồi bộ nhớKhái niệm

     Phân biệt đọc đồng bộ, thẻ được trì hoãn và xung đột cùng địa chỉ.

   • Kiểm tra: giữ kết quả đã hoàn thànhKiểm tra

     Tách việc chuyển giao trong DONE khỏi việc chấp nhận yêu cầu tiếp theo.

3. Thời gian và thông lượng pipeline
   • Lưu toàn bộ giao dịch tại ranh giới pipelineKhái niệm

     Chia phép cộng rồi nhân tỷ lệ, đồng thời giữ valid, thẻ và độ rộng đồng bộ.

   • Độ trễ, thông lượng và khoảng khởi phátKhái niệm

     Tính riêng độ trễ một giao dịch và tốc độ hoàn thành duy trì.

   • Thực hành: theo dõi hai tầng và các ô trốngThực hành

     Tính trạng thái tiếp theo từ trạng thái cũ và so sánh thẻ, giá trị, cạnh đầu ra.

   • Kiểm tra: ý nghĩa của II=1Kiểm tra

     Tránh nhầm số tầng với thông lượng duy trì.

4. Điều khiển luồng ready-valid
   • Sự kiện chấp nhận và tính ổn định khi dừngKhái niệm

     Phân công trách nhiệm nguồn và đích, đồng thời giữ tải dữ liệu đang dừng.

   • Thiết kế thanh ghi co giãn một ôKhái niệm

     Chấp nhận vào ô trống hoặc thay phần tử được nhận đồng thời.

   • Thực hành: kiểm tra 1024 mẫu dừngThực hành

     Thử giữ, thay thế và làm trống với mọi mẫu ready mười chu kỳ.

   • Kiểm tra: đếm giao dịch đang dừngKiểm tra

     Phân biệt thời lượng valid với số lần bắt tay thực tế.

5. FIFO và ranh giới xung đột
   • FIFO trống, đầy và truyền đồng thờiKhái niệm

     Tách số phần tử khỏi con trỏ và xác định hành vi push/pop tại biên.

   • Phụ thuộc, xung đột tài nguyên và chuyển tiếpKhái niệm

     So sánh dừng với chuyển tiếp khi phép toán cần kết quả trước đó.

   • Duy trì đối soát giao dịch qua xóa luồng và đặt lạiKhái niệm

     Tách hủy khỏi chuyển giao và đồng bộ trạng thái valid với hàng đợi kỳ vọng.

   • Kiểm tra: thay thế trong FIFO đầyKiểm tra

     Tính số phần tử và thứ tự khi push và pop đồng thời.

6. Kiểm chứng và bộ tính luồng
   • Kết hợp bảng theo dõi với bất biến cục bộKhái niệm

     Kiểm tra giá trị, thứ tự, số phần tử và tính ổn định khi dừng từ giao dịch đã chấp nhận.

   • Thực hành tổng kết: FIFO và bộ tính luồng hai tầngThực hành

     Nối FIFO đầu vào độ sâu hai, hai tầng co giãn và bảng theo dõi.

   • Đo hiệu năng và đánh giá thiết kếKhái niệm

     Xác định cửa sổ quan sát, chẩn đoán dừng và giới hạn bằng chứng mô hình.

   • Kiểm tra cuối: dừng không mất dữ liệu và tháo hếtKiểm tra

     Kết hợp số học, đối soát công việc đang chờ và điều kiện hoàn thành.