一種基于FPGA的棧空間管理器的研究和設(shè)計
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2棧空間管理器總體結(jié)構(gòu)
為了節(jié)約RAM開銷，從總體結(jié)構(gòu)上構(gòu)建了一款具有LIFO及自檢功能的棧空間管理器。棧空間管理器結(jié)構(gòu)包括一個雙端口存儲單元、狀態(tài)控制邏輯模塊、地址產(chǎn)生邏輯模塊、中斷判斷邏輯。其中狀態(tài)控制邏輯模塊由空/滿標(biāo)志產(chǎn)生邏輯、二進(jìn)制運(yùn)算邏輯和標(biāo)志寄存器組3部分組成；地址產(chǎn)生邏輯模塊由讀/寫地址邏輯、中斷棧邏輯和地址寄存器組3部分組成。
由圖2可知，狀態(tài)控制邏輯模塊的工作過程為：從標(biāo)志寄存器組中讀出當(dāng)前任務(wù)棧的使用量fcount信號值，fcount信號值傳送至二進(jìn)制運(yùn)算邏輯。在讀/寫控制信號有效的情況下，二進(jìn)制運(yùn)算邏輯有效，修改fcount信號值，修改后的值作為USED的輸出值，同時寫回到標(biāo)志寄存器的對應(yīng)fcount位中。修改后的信號值也作為空/滿標(biāo)志產(chǎn)生邏輯的輸入信號，空/滿標(biāo)志產(chǎn)生邏輯生成Full/Empty標(biāo)志，并把該標(biāo)志位寫回到標(biāo)志寄存器對應(yīng)位Full/Empty中。其中標(biāo)志寄存器freg的結(jié)構(gòu)如圖3所示，初始值為0000001000000000B。
中斷判斷邏輯由輸入信號INT與標(biāo)志寄存器位IntNesting值決定是否有效。如果有中斷發(fā)生，則中斷棧邏輯有效，中斷棧邏輯生成讀/寫地址，否則讀/寫地址邏輯有效，生成相應(yīng)的讀/寫地址。
在讀/寫控制信號有效的情況下，從堆棧地址寄存器組中讀出當(dāng)前任務(wù)的地址，經(jīng)過讀/寫地址邏輯或中斷棧邏輯產(chǎn)生堆棧地址指針，作為HOS堆棧空間的入棧/出棧地址。執(zhí)行入棧時，在同步時鐘和入棧控制信號有效的情況下，中斷判斷邏輯判斷是否存在中斷或中斷嵌套，如果沒有，則由寫地址邏輯生成入棧地址；否則由中斷棧邏輯生成寫地址。同理，執(zhí)行出棧時，在同步時鐘和出棧控制信號有效的情況下，中斷判斷邏輯判斷是否存在中斷或中斷嵌套，如果沒有，則讀地址邏輯生成出棧地址；否則中斷棧邏輯生成出棧地址。
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