ping-pong buffer

1 什麼是pingpong?

   pingpong是一種數據緩存的手段，經過pingpong操做能夠提升數據傳輸的效率。

2 何時須要pingpong？

在兩個模塊間交換數據時，上一級處理的結果不能立刻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能夠送新的數據，這樣就會對性能產生很大的損失。

引入pingpong後咱們能夠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路的數據準備好的時刻，ping路的數據也處理完畢（下一級），而後無需等待直接處理pong路數據，上一級也無需等待，轉而將結果存儲在ping路。這樣便提升了處理效率。

3 實現

實現時咱們須要，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];

爲了知足模塊間的握手，能夠再增長兩個標識位，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，從圖上能夠看出使用pingpang的主要做用 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。這樣作能夠提升系統的數據吞吐量（若是不使用乒乓的話數據預處理模塊會成爲設計中限制系統數據吞 吐量的瓶頸），同時增長了數據緩衝延遲。

 

另外一個解釋：

 

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佔用並且可寫的buffer，進行寫入，寫好以後，將佔用flag釋放，同時設置一個flag提示此buffer已經可讀，而後再接下去找另一個可寫的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，一旦發現沒有被佔用，並且已經能夠被讀，就把這個buffer的數據取出來，而後標誌爲可寫。

 

 

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