free buffer memory

一，背景

设计上存在这样的需求： 开辟一段连续存储空间节点0---N。每个周期至多有一个节点被申请使用， 被申请的节点从列表中删除，使用完的节点被重新放入节点队列，等待下次申请使用。

从需求描述上，该先入先出的行为与fifo很相似。 使用fifo 也可以实现上述需求。例如，有2K 个节点可以被使用，则需要开辟2k*11bit的 资源，4K 需要4K*12bit的资源。 随着节点个数的翻倍，开辟的资源成指数增长。

为了减伤资源的消耗，使用FBM(free buffer memory)来优化设计。 它使用bitmap+RR（行、列rr）方式实现。 2K个节点仅需要开辟32bit*32bit ， 4K个节点需要32bit*64bit资源，相较于使用fifo的方式可以资减少90%以上资源。

三，设计思想

bitmap将节点的地址映射为 {行地址，列地址}，不管 节点个数多少，对于每个节点，仅占用1bit资源。

rr调度就是用于计算行、列地址的，同时需要维护bitmap中写0（申请出节点 ） 写1（release 节点）。

根据节点总数对bitmap内容初始化为1 ，bitmap 最后一行的可以非满（节点个数非2 的幂次方）。rr 调度在fetch_fifo非满时开始工作，将节点一一调出，并将bitmap对应位置写0 。 前级逻辑申请节点。使用完成后释放节点，若fetch_fifo非满，则直接写入，否则将bitmap对应位置置1 。

这里需要处理冲突：对同一个节点 释放节点时回写1和调度节点时回写0。只要保证fetch-fifo有节点可申请就可以，所以在fetch_fifo满时且前级释放节点，则压rr调度。优先将bitmap置1，其他情况在fetch_fifo非满，则rr轮询调度节点出队。

四，设计实现

function [bitmap_dpth:0] to_val;
     input [bitmap_dpth-1:0] char;
     integer i;
     reg found;
     reg [bitmap_depth-1:0] bitmap_d;
	begin
     found=1'b0;
         for (i=0;i

function [bitmap_dpth:0] to_val; input [bitmap_dpth-1:0] char; integer i; reg found; reg [bitmap_depth-1:0] bitmap_d; begin found=1'b0; for (i=0;i

五，结论

如果抛开逻辑的release ，bitmap+rr就是不同的行扫描，在列扫描获取bitmap 中为1 的值。

增加逻辑releasr 要处理一下的冲突。

2个冲突：

① 读写bitmap的冲突

② 写pref_fif的冲突

解决方法：sp调度实现，只要release 有效则不允许bitmap扫描。

1） 在fpref_fifo非满时release ，需占用fifo的写口

2） 在pref_fifo满时release，需要占用bitmap的读写口

可以增加一个fifo将bitmap 和release的操作隔离，可以降低冲突的概率。