基于FPGA的?？臻g管理器的研究和設(shè)計

　　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?？臻g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?？刂菩盘栍行У那闆r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。

　　3 ?？臻g管理器設(shè)計

　　為了快速、有效地保護(hù)被切換任務(wù)的信息，并滿足自動檢驗功能的要求，在棧空間管理器設(shè)計中設(shè)計了2個邏輯模塊，分別為狀態(tài)控制邏輯模塊和地址產(chǎn)生邏輯模塊。狀態(tài)控制邏輯模塊主要生成入棧/出?？刂菩盘柡蚒sed信號，地址產(chǎn)生邏輯模塊主要生成有效的入棧/出棧地址?；趯？臻g管理器總體結(jié)構(gòu)工作過程的闡述，在Xilinx公司設(shè)計的XUP Virtex II Pro 系列的芯片上設(shè)計一個模擬?？臻g管理器，模擬管理8個任務(wù)，任務(wù)棧的深度為64，寬度為16 bit，中斷嵌套棧的深度為128，寬度為16 bit，容量為10 KB的堆?？臻g。在設(shè)計管理器中，保證管理器快速綜合，使占用FPGA的資源盡可能少，存儲單元的選擇是關(guān)鍵，該系統(tǒng)采用的是FPGA上一個18 KB的Block RAM資源，使用ISE 8.2i提供的雙端口RAM存儲模塊的 IP核。如果選擇其他方法，如用觸發(fā)器和寄存器搭建存儲單元，則綜合時間長，且占用大量FPGA的 Slices資源。

　　在實際嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)系統(tǒng)要求，可計算出?？臻g深度和寬度，具體的深度和寬度在VHDL代碼中修改即可。

　　3.1 狀態(tài)控制邏輯模塊設(shè)計

　　由于狀態(tài)標(biāo)志寄存器的空/滿狀態(tài)標(biāo)志位決定棧空間入棧/出棧操作，所以如何設(shè)計空/滿狀態(tài)標(biāo)志位是關(guān)鍵。為了保護(hù)的數(shù)據(jù)能正確入棧與出棧，防止存儲器出現(xiàn)向上溢出或向下溢出，保證在滿的情況下，不能進(jìn)行push操作；在空的狀態(tài)下，不能進(jìn)行pop操作。控制信號的產(chǎn)生過程如圖4所示。

　　在狀態(tài)控制邏輯模塊設(shè)計時， prio_int信號驅(qū)動4個多路選擇器，選擇對應(yīng)狀態(tài)標(biāo)志寄存器組中的各位段，分別有full信號值、empty信號值、fcount信號值和intNesting信號值。 empty/full信號和push/pop信號作為組合邏輯輸入信號產(chǎn)生相應(yīng)的push_en/pop_en有效控制信號，該控制信號決定?？臻g是否執(zhí)行入棧/出棧操作。

　　在push_en/pop_en控制信號有效的情況下，驅(qū)動二進(jìn)制運算邏輯加/減1,輸出運算結(jié)果。輸出的信號值有3個用途：(1)作為空/滿標(biāo)志狀態(tài)產(chǎn)生邏輯的輸入信號，該信號邏輯產(chǎn)生empty/full信號；(2)寫回到fregx對應(yīng)的fcount位中；(3)作為Used輸出信號值，表示當(dāng)前任務(wù)棧或中斷嵌套棧的使用情況。