纤程框架

警告

该框架设计目标不是用于一般 RTL 生成，而是针对大型系统设计管理和代码生成。它目前在 SaxonSoC 中用作顶级集成工具。

Currently in development.

纤程(Fiber)以乱序的方式运行硬件生成，有点类似于Makefile，您可以在其中定义规则和依赖关系，然后在运行make命令时解决这些依赖关系。这与Scala Future功能非常相似。

使用这个框架可能会使简单的事情复杂化，但为复杂的情况提供了一些强大的功能：

  • 您甚至可以在知道所有要求之前就定义事物，例如：在知道需要多少中断信号线之前实例化中断控制器

  • Abstract/lazy/partial SoC architecture definition allowing the creation of SoC template for further specializations

  • 以分散方式在多个代理之间自动进行需求协商，例如：内存总线的主设备和从设备之间

该框架主要由以下部分组成：

  • Handle[T]，稍后可用于存储 T 类型的值。

  • handle.load 允许设置句柄的值（将启动等待它的所有任务）

  • handle.get，返回给定句柄的值。如果尚未加载该句柄，将阻止任务执行进入等待

  • Handle{ /*code*/ }，它派生一个新任务来执行给定的代码。该代码的结果将被加载到句柄中

  • soon(handle)，允许当前任务宣称它将加载 一个 handle 句柄（用于调度）

简单的示例

这是一个简单的例子：

import spinal.core.fiber._

// Create two empty Handles
val a, b = Handle[Int]

// Create a Handle which will be loaded asynchronously by the given body result
val calculator = Handle {
    a.get + b.get // .get will block until they are loaded
}

// Same as above
val printer = Handle {
    println(s"a + b = ${calculator.get}") // .get is blocking until the calculator body is done
}

// Synchronously load a and b, this will unblock a.get and b.get
a.load(3)
b.load(4)

它的运行步骤会是：

  • 创建a和b

  • 创建计算器任务分支，但在执行a.get时被阻塞

  • 创建打印任务分支，但在执行calculator.get时被阻塞

  • 加载a和b，这会重新调度计算器任务（因为它正在等待 a）

  • 计算器执行a+b求和操作，并将结果加载到其句柄，这将重新调度打印任务

  • 打印任务打印其结果

  • 完成所有任务

因此，该示例的要点是表明我们在某种程度上克服了顺序执行，因为a和b可以在计算器定义之后被加载。

Handle[T]

Handle[T]有点像scala的Future[T]，它们允许在某个对象存在之前就谈及它，并等待它。

val x,y = Handle[Int]
val xPlus2 : Handle[Int] = x.produce(x.get + 2) // x.produce can be used to generate a new Handle when x is loaded
val xPlus3 : Handle[Int] = x.derivate(_ + 3)    // x.derivate is as x.produce, but also provide the x.get as argument of the lambda function
x.load(3) // x will now contain the value 3

soon(handle)

为了维护任务和句柄之间正确的依赖关系图，任务可以预先指明它将加载给定的句柄。在生成饥饿(starvation)/死锁的情况下非常有用，以便SpinalHDL准确报告问题所在。