[發明專利]一種基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器

有效

• 申請號: 201710317810.3
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107301143B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 陳龍龍;朱曉雷;羅沖;應曌中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器，包括仲裁模塊、握手控制模塊和輸出控制模塊，仲裁模塊用于檢測輸入雙軌編碼數據的有效性以及完成不同輸入通道之間的仲裁，握手控制模塊用于完成四相握手協議，輸出控制模塊用于根據仲裁結果輸出相應數據通道的數據。本發明能夠直接應用雙軌編碼協議電路中，高度模塊化并且每個模塊電路規則化，可以方便擴展應用于更大規模的電路中。

技術領域

本發明涉及一種異步仲裁電路領域，尤其是一種基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器。

背景技術

人工神經網絡是人工智能領域近年來興起的研究熱點，它是由人工完成的模仿動物神經網絡的行為特征和連接關系，大量簡單元件廣泛互連而成的復雜網絡系統。目前關于人工神經網絡的研究不斷深入，已經廣泛應用于模式識別、語音分析與識別、計算機視覺等感官信號處理領域，并且表現出了優異的性能。

目前，以硅材料為基礎的超大規模集成電路技術已經很成熟，越來越多的研究采用CMOS工藝來設計并制造專用神經網絡芯。這些硬件電路實現的神經網絡中的信息處理通常具有并發性、異步事件驅動等特點。例如，多個神經元很可能同時產生脈沖信號。而異步電路不需要時鐘信號，采用握手協議處理異步事件，不需要處理事件的時刻異步電路處于等待狀態，只消耗極少功率。因此，異步電路被越來越多的應用于人工神經網絡專用芯片中以處理各種異步事件，如輸入輸出的神經脈沖。神經脈沖的產生具有高度的并發性，輸入和輸出端都可能需要同時處理多個脈沖信號，但是通常我們一個時刻只能選擇其中之一進行處理。仲裁器電路在這種場合被廣泛使用，它可以從多個輸入通道中選擇其中之一進行輸出。

傳統的異步仲裁器一般只能夠直接應用于捆綁數據協議，但是該種協議與電路延遲有關，電路設計時通常需要滿足一定的延遲假設。目前實際應用更多的是雙軌編碼協議，這是一種延遲無關編碼方式。但是，仍未有能夠直接應用于雙軌編碼協議的通用異步沖裁電路結構。此外，四項握手協議是異步電路設計中使用最多的協議，具有設計簡單等優點。

發明內容

為克服上述傳統異步仲裁器的不足，本發明提供了一種基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器。

本發明所采用的技術方案是：

本發明的基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器，包括仲裁模塊、握手控制模塊和輸出控制模塊，所述的仲裁模塊包括有效性檢測電路和樹形仲裁電路；

輸入通道中數據總線Data_i分別連接至一個有效性檢測電路，該有效性檢測電路輸出為Vi；所有輸出Vi連接至樹形仲裁電路的輸入REQi用以發起仲裁請求，樹形仲裁電路是由二輸入仲裁電路以樹形連接而成的電路，前級的輸出作為后一級的輸入，最后一級仲裁電路的輸出之間短接；仲裁模塊的輸出即為仲裁結果Ai，所有的仲裁結果Ai信號線被連接至握手控制模塊，同時輸出通道的ACK信號也作為握手控制模塊的輸入，握手控制模塊的輸出為輸入通道的ACKi和控制信號Ci，其中ACKi連接至各輸入通信通道作為握手信號，控制信號Ci連接至輸出控制模塊控制其選擇輸出；輸出控制模塊的輸入為各通道數據Data_i和控制信號Ci，輸出為數據通道Data，即根據仲裁結果輸出相應數據通道的數據。

所述的有效性檢測采用異或門檢測每一位雙軌編碼數據有效型，數據通道中每一位雙軌編碼數據xi.t和xi.f都連接到一個異或門電路用以檢測其有效性；然后將每一位異或門輸出結果連接至C單元構成的樹形結構；C單元由兩個PMOS和兩個NMOS串接，輸出結果經過由兩個非門構成的鎖存器后最終輸出，只有當兩個輸入都為低電平時，輸出結果變為低電平；兩個輸出都為高電平時，輸出結果變為高電平；其他情況下C單元輸出值維持原值不變。

所述的基于雙軌編碼四相握手協議的異步仲裁器的工作流程如下：

若第i個輸入通道要傳輸的雙軌編碼數據總線為Data_i，其握手控制信號為ACKi，輸出通道數據總線為Data，握手控制信號為ACK；