ping-pong buffer


1 什么是pingpong?

   pingpong是一種數據緩存的手段,通過pingpong操作可以提高數據傳輸的效率。

2 什么時候需要pingpong?

在兩個模塊間交換數據時,上一級處理的結果不能馬上被下一級所處理完成,這樣上一級必須等待下一級處理完成才可以送新的數據,這樣就會對性能產生很大的損失。

引入pingpong后我們可以不去等待下一級處理結束,而是將結果保存在pong路的緩存中,pong路的數據准備好的時刻,ping路的數據也處理完畢(下一級),然后無需等待直接處理pong路數據,上一級也無需等待,轉而將結果存儲在ping路。這樣便提高了處理效率。

3 實現

實現時我們需要,兩個指針,ping_rd,pong_wr. 還要保存數據的緩存reg [31:0] buf [1:0];

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

ping_rd <= 0;

else if(rd)

ping_rd <= ~ping_rd;

 

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

 

ping_wr <= 0;

else if(wr)

ping_wr <= ~ping_wr;

 

always @(posedge clk )

if(wr)

buf[ping_wr] <= data_in;

assgin data_out =  buf[ping_rd];

為了滿足模塊間的握手,可以再增加兩個標識位,表示相應的buffer是否有效。

reg[1:0] buf_valid;

 

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

buf_valid[0]<= 1'b0;

else if(rd & ~ping_rd)

buf_valid[0]<= 1'b0;

else if(wr & ~ping_wr)

buf_valid[0]<= 1'b1;

 

 

always @(posedge clk or negedge rst)

if(!rst)

buf_valid[1]<= 1'b0;

else if(rd & ping_rd)

buf_valid[1]<= 1'b0;

else if(wr & ping_wr)

buf_valid[1]<= 1'b1;

 

wire data_rdy = buf_valid[1] | buf_valid[0];

wire m_full    = buf_valid[1] & buf_valid[0];

 

 

下圖給出了pingpang的基本原理框圖,從圖上可以看出使用pingpang的主要作用 就是使用多個低速的數據預處理模塊處理高速的輸入數據流。這樣做可以提高系統的數據吞吐量(如果不使用乒乓的話數據預處理模塊會成為設計中限制系統數據吞 吐量的瓶頸),同時增加了數據緩沖延遲。

ping pong buffer的優點 - myswirl - 漩渦的窩

 

另一個解釋:

 

所謂ping-pong buffer,也就是定義兩個buffer,當有數據進來的時候,負責寫入buffer的進程就尋找第一個沒有被占用而且可寫的buffer,進行寫入,寫好之后,將占用flag釋放,同時設置一個flag提示此buffer已經可讀,然后再接下去找另外一個可寫的buffer,寫入新的數據。

而讀入的進程也是一直對buffer狀態進行檢測,一旦發現沒有被占用,而且已經可以被讀,就把這個buffer的數據取出來,然后標志為可寫。

 

 

參考:

https://blog.csdn.net/MIThebut/article/details/44995959

https://blog.csdn.net/zhuzhiqi11/article/details/46289629

https://blog.csdn.net/hustbin/article/details/16951689


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