abtiter仲裁器

### ABTITER 仲裁器：基于Round-Robin的四层级仲裁逻辑解析 #### 引言 在现代数字系统设计中，多个设备或模块经常需要共享一个资源（如总线）。为了有效地管理这些请求并避免冲突，仲裁机制应运而生。本文将深入探讨一种名为ABTITER的四层级轮询仲裁器的设计原理与实现细节，该设计最初由W.D. Peterson用VHDL编写。 #### ABTITER仲裁器概述 ABTITER仲裁器是一种基于轮询策略的仲裁器，其核心功能是处理四个请求信号，并按照预定的顺序依次授予这些请求信号的使用权。此仲裁器特别适合于需要公平性分配资源的应用场景，例如在多处理器系统中的资源共享。 #### 核心组件解析 ABTITER仲裁器主要包含以下几个关键组件： - **请求信号** (`req3`, `req2`, `req1`, `req0`)：表示来自不同设备的请求。 - **授权信号** (`gnt3`, `gnt2`, `gnt1`, `gnt0`)：用于指示哪些请求被选中。 - **时钟信号** (`clk`) 和 **复位信号** (`rst`)：为整个电路提供时序控制。 #### 逻辑实现详解 ##### 内部寄存器与信号定义 - **`gnt`**: 内部授权信号，用于表示当前授权状态。 - **`comreq`**: 表示是否存在有效的请求组合。 - **`beg`**: 标记新一轮请求的开始。 - **`lgnt`**: 内部授权信号，表示各请求的最终授权状态。 - **`lasmask`**: 用于控制请求状态机的状态。 - **`lmask`**: 用于屏蔽某些请求的信号。 ##### 请求处理逻辑 - **`lgnt0`**: - 如果没有其他更高优先级的请求且`req0`有效，则授权`lgnt0`。 - 如果`req0`已经在上一个周期被授权(`lgnt0`为高)，则继续授权。 - **`lgnt1`**: - 如果没有其他更高优先级的请求且`req1`有效，则授权`lgnt1`。 - 如果`req1`已经在上一个周期被授权(`lgnt1`为高)，则继续授权。 - **`lgnt2`**: - 如果没有其他更高优先级的请求且`req2`有效，则授权`lgnt2`。 - 如果`req2`已经在上一个周期被授权(`lgnt2`为高)，则继续授权。 - **`lgnt3`**: - 如果没有其他更高优先级的请求且`req3`有效，则授权`lgnt3`。 - 如果`req3`已经在上一个周期被授权(`lgnt3`为高)，则继续授权。 ##### 状态机逻辑 - **`lasmask`状态机**: - 当新的请求出现(`beg`为高)且之前没有有效的请求(`ledge`为低)时，更新`lasmask`。 - `ledge`用于跟踪请求的边缘变化，以便确定何时更新`lasmask`。 ##### 组合逻辑 - **`comreq`逻辑**: - `comreq`用于检测是否存在有效的请求组合。 - 如果任何一个请求信号与其对应的授权信号同时为高，则`comreq`为高。 #### 结论 ABTITER仲裁器通过复杂的组合逻辑和状态机实现了高效的四层级轮询仲裁。这种仲裁方式能够确保每个请求都有机会获得资源使用权，从而提高了系统的整体性能和稳定性。对于需要公平资源分配的应用场景而言，ABTITER仲裁器提供了一种灵活且强大的解决方案。