Ссылка на русскую версию / link to Russian version

Understanding valid/ready protocol is extremely important for every microarchitect.

Valid/ready is one of the main protocols used to organise flow-control inside a logic block as well as on inter-block (SoC) level.

In the last lesson, we explored FIFO buffer using hdlgadgets - human-in-the-loop HDL training tool.

This time we will take two FIFO buffers (which form a pipeline with valid/ready handshakes) and will experiment with it by changing flow-control logic of the pipeline.

We will show that valid/ready is not only a mechanism for transferring data from one FIFO queue to another, but also a method for organizing various kinds of logical functionality between queues.

If you have not worked with valid/ready protocol before, you will be surprised how easy it is to achieve desired functionality of the design by simply writing couple of lines of Verilog code in the handshaking logic block between two FIFOs.

Чем хорош FPGA-хаб на Хабре это еще и тем что тема протокола valid/ready время от времени тут всплывает. И это действительно важно так как valid/ready является одним из основных протоколов организации управления потоком (flow-control). Понимание valid/ready для микроархитектора так же необходимо как необходимо понимание закона Ома электрику.

На прошлом занятии мы отработали концепцию очереди FIFO на микроархитектурном тренажере - hdlgadgets. В этот раз мы возьмем два FIFO буфера (которые образуют конвейер с valid/ready рукопожатиями) и будем менять flow-control логику конвейера.

Мы покажем что valid/ready это не только механизм передачи данных от одной очереди к другой, но еще и метод для организации разного рода логического функционала между очередями.

Если до этого момента вы не сталкивались с протоколом valid/ready, то будете приятно удивлены как легким движением руки (а если точнее, написанием пары строк на верилоге) мы можем реализовывать разного рода функционал взяв за основу конвейер из двух FIFO.

Ссылка на русскую версию / link to Russian version

FIFO is a key concept in hardware design. Understanding of FIFO is necessary for understanding the valid/ready protocol, which in turn is necessary for organisation of flow-control within a design.

Unfortunately, there are very few books on this topic, and to be fair, microarchitectural concepts are quite difficult to master from books, since understanding of these concepts are coming with practice. In other words it is more about developing hardware intuition.

The idea of the HDL training tool is that it can help develop a hardware intuition, providing the opportunity to explore ready-made scenarios in a step-by-step interactive way. The tool also provides detailed visualization of a simulated scenario.

Since the tool is a front-end for the HDL simulator, the real, synthesized SystemVerilog is executed on the simulator itself, which can be viewed and even modified.

So, the video of exploring FIFO on the training tool is here:

FIFO – ключевая концепция в хардварном дизайне. Понимание работы FIFO необходимо, в частности, для понимания протокола valid/ready, который в свою очередь необходим для организации flow-control как внутри цифровых блоков так и на межблочном уровне.

К сожалению по данной тематике очень мало литературы. Да и что говорить, микроархитектурные концепции достаточно сложно освоить по книгам. Понимание данных концепций это по сути выработка хардварной интуиции приходящая с практикой.

Микроархитектурный тренажер дает возможность «прощупать» хардварные сценарии в пошаговом (интерактивном) режиме, предоставляя детальную визуализацию цифровой логики.

Поскольку тренажер является "фронтендом" для HDL симулятора то на самом симуляторе исполняется реальный, синтезируемый SystemVerilog который можно посмотреть и даже поменять его функциональность.

Ссылка на русскую версию / link to Russian version

FPGA InsideOut is an attempt to make a set of educational FPGA videos presented in the “human-in-the-loop” style. In these videos we will not only show how we are interfacing with an actual FPGA board but will also provide synchronous real-time visualisation of FPGA's internal logic.

For our first video we have picked a CRC circuit (cycle redundancy check) which is based on a linear feedback shift register. This circuit goes through several transformations during the course of the video. Intrigued? - let’s watch the video.

Друзья пришла в голову идея создать несколько обучающих мультфильмов про FPGA в которых было бы показано не только мигание светодиодов на плате во время манипуляций над ней, а так же визуализация логики схемы в реальном времени.   

Для первого видео в качестве экспериментальной схемы выбран вычислитель CRC (cycle redundancy check) на основе сдвигового регистра с обратной связью.

Каким экспериментам подвергается схема в процессе демонстрации проще показать чем «пером описать» - поэтому давайте посмотрим видео: