一种基于申请驱动的轮询排队方法和装置

技术领域

本发明涉及排队电路技术领域，具体涉及一种基于申请驱动的轮询排队方 法和装置。

背景技术

排队电路是数字电路中常用的设计，其采用的排队原则为：每支路等概率 原则。

目前，通用的排队电路的模型如附图1所示：

在图1中，排队电路包括3部分：前级系统、排队模块、后级系统。

前级系统发送出N路申请信号Request_0至Request_N、N路数据Data_0至 Data_N到排队模块。

排队模块对Request_0至Request_N进行轮询排队，根据排队结果确定当前 选择的支路申请信号，并将该支路申请信号对应的数据Data_output和中断信号 Request_output传输至后级系统。

后级系统根据中断信号Request_output将Data_output处理完毕后，将清除信 号Clear_signal传输至排队模块。

排队模块在收到Clear_signal后，进行下一次排队选择过程。

排队电路的具体技术方案如附图2所示：

在图2中，前级系统的N路申请信号request0、requestl至requestn分别通过N 个锁存器锁存，生成N路申请状态信号state0至stateN。申请状态信号有效表示 其对应的支路有需要发送的数据。

排队模块的轮询排队计数器根据轮询排队结果输出polling_cnt，确定当前 选择的支路申请信号，如果当前选择的支路申请信号对应的支路有需要发送的 数据，产生中断信号Request_output，同时，轮询排队计数器由cnt_ena信号控制 停在当前状态。

轮询排队计数器输出的polling_cnt控制多路选择器选择输出对应的支路数 据data_output到后级系统。

后级系统根据中断信号将数据data_output处理完毕后，向排队模块返回清 除信号clear_signal。

排队模块中的DEMUX(多路输出选择器)根据polling_cnt和clear_signal产 生各支路申请信号的状态清除信号clr0至clrN，清除已经响应完毕的当前选择的 支路申请信号的有效状态，轮询排队计数器检测到当前选择的支路申请信号无 效后，继续对各路申请信号轮询排队，并依次循环。

在上述实现过程中，清除当前选择的支路申请信号的有效状态仅仅依靠后 级系统反馈的clear_signal，当后级系统发生异常如clear_signal或request_output 丢失，整个排队电路可能陷入挂死状态，即排队模块等待后级系统的clear_signal 信号，而后级系统一直在等待排队模块的request_output信号。使排队电路的可 靠性低。而且，轮询排队计数器在当前选择地支路申请信号无效时启动轮询排 队过程，在各支路的申请信号均为无效状态时，即在各支路均没有需要处理的 数据时，轮询排队计数器仍然会不停的进行轮询排队过程，增加了排队电路的 设计功耗。

发明内容

本发明提供一种基于申请驱动的轮询排队方法和装置，使排队电路在处于 死锁状态时，能够自动恢复正常的轮询排队过程，实现了提高排队电路可靠性 的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种基于申请驱动的轮询排队方法，包括：

a、根据当前支路信息获取当前选择的支路申请信号，并对其有效状态计时；

b、在确定所述有效状态的计时值超过预定时间门限时，清除所述当前选 择的支路申请信号的有效状态；

c、根据所述当前选择的支路申请信号的无效状态对所述各支路申请信号进 行轮询排队，并根据轮询排队的结果更新当前支路信息。

所述步骤a具体为：

根据当前支路信息获取当前选择的支路申请信号对应的中断信号，并对其 有效状态计时。

所述步骤b进一步包括：

当所述有效状态的计时值超过预定时间门限或相应支路数据处理完毕后， 清除当前选择的支路申请信号的有效状态。

所述步骤c进一步包括：

在所述各支路申请信号中存在有效状态的支路申请信号，且当前选择的支 路申请信号为无效状态时，对各支路申请信号轮询排队，并根据轮询排队的结 果更新当前支路信息。

本发明还提供一种基于申请驱动的轮询排队装置，包括：

计时模块：对当前选择的支路申请信号的有效状态计时，同时将计时值传 输至超时清除模块；

超时清除模块：在确定所述计时值超过预定时间门限时，根据当前支路信 息清除所述当前选择的支路申请信号的有效状态，并将当前选择的支路申请信 号的无效状态传输至轮询排队模块；

轮询排队模块：根据所述当前选择的支路申请信号的无效状态对各支路申 请信号轮询排队，根据轮询排队的结果更新当前支路信息，将当前支路信息传 输至所述超时清除模块，将当前支路信息对应的当前选择的支路申请信号传输 至所述计时模块。

所述计时模块包括：

产生计时信号电路：在所述当前选择的支路申请信号对应的中断信号为有 效状态时，将计时信号传输至计时器；

上下沿触发电路：在所述当前选择的支路申请信号对应的中断信号产生电 平跳变时，向计时器发送计时清零信号；

计时器：当接收到所述计时信号时，开始计时，当接收到所述计时清零信 号时，计时值复位，将所述计时值传输至超时清除模块。

所述超时清除模块包括：

超时比较电路：接收所述计时模块传输来的计时值，在所述计时值超过预 定时间门限时，产生超时清除信号，并传输至产生状态清除信号电路；

产生状态清除信号电路：根据所述超时清除信号、支路数据处理完毕后的 清除信号、当前支路信息产生各支路申请信号的状态清除信号，并对应传输至 各支路的申请信号锁存器；

各支路申请信号锁存器：对应存储各支路申请信号的状态，根据所述各支 路申请信号的状态清除信号清除相应支路申请信号的有效状态并存储，同时， 将其存储的各支路申请信号传输至轮询排队模块。

所述产生状态清除信号电路包括：

第一或门：将支路数据处理完毕后的清除信号与超时清除信号相或后传输 至多路输出选择器；

多路输出选择器：根据当前支路信息、第一或门传输来的信号产生各支路 申请信号的状态清除信号，并分别传输至各支路状态清除信号锁存器；

各支路状态清除信号锁存器：对应存储所述各路申请信号的状态清除信 号，并将其存储的信号分别传输至对应的各支路申请信号锁存器。

所述轮询排队模块包括：

产生信号电路：在所述各支路申请信号中存在有效状态的支路申请信号， 且根据当前支路信息确定当前选择的支路申请信号为无效状态时，产生排队使 能信号，并传输至轮询排队计数器，同时，根据当前选择的支路申请信号产生 中断信号，并传输至所述计时模块；

轮询排队计数器：根据排队使能信号对各支路申请信号轮询排队，根据排 队结果更新当前支路信息，并将所述当前支路信息分别传输至所述产生信号电 路、产生状态清除信号电路。

所述产生信号电路进一步包括：

多路选择器：根据当前支路信息、所述各支路申请信号产生当前选择的支 路申请信号对应的中断信号，并传输至所述计时模块；

第二或门：将所述各支路申请信号相或，并将相或后的信号传输至与门；

非门：将所述中断信号取非后传输至与门；

与门：将所述相或和取非后的信号相与，产生排队使能信号，并传输至所 述轮询排队计数器。

通过上述技术方案的描述可知，本发明通过对当前选择的支路申请信号的 有效状态进行计时，在计时值超过预定时间门限时，确定排队电路处于挂死状 态，通过清除当前选择的支路申请信号的有效状态，使排队电路能够及时的自 动恢复正常的轮询排队过程；通过获取各路申请信号的状态，当存在有效状态 的申请信号，且当前选择的支路申请信号为无效状态时，开始进行轮询排队过 程，使本发明能够在各支路申请信号均为无效状态时，即在各支路均没有需要 处理的数据时，停止轮询排队过程；从而通过本发明提供的技术方案实现了提 高排队电路的可靠性，降低排队电路设计功耗的目的。

附图说明

图1是排队电路的原理图；

图2是现有技术的排队电路的逻辑示意图；

图3是本发明的基于申请驱动的轮询排队装置的逻辑示意图。

具体实施方式

本发明需要在排队电路处于挂死状态时，通过主动清除当前选择的支路申 请信号的有效状态，使排队电路能够继续实现对各支路申请信号的轮询排队功 能，因此，本发明的核心是：根据当前支路信息获取当前选择的支路申请信号， 并对其有效状态计时，在确定所述有效状态的计时值超过预定时间门限时，清 除所述当前选择的支路申请信号的有效状态，根据所述当前选择的支路申请信 号的无效状态对所述各支路申请信号进行轮询排队，并根据轮询排队的结果更 新当前支路信息。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

本发明首先需要根据当前支路信息获取当前选择的支路申请信号，对当前 选择的支路申请信号的有效状态计时。当前支路信息可以为轮询排队计数器的 计数值，即轮询排队计数器的排队结果。

对当前选择的支路申请信号的有效状态进行计时可通过多种方式实现，如 根据轮询排队计数器的排队结果对Request_0至Request_N中相应的Request信号 的有效状态进行计时，或根据轮询排队计数器的排队结果对state0至stateN中相 应state信号的有效状态进行计时。由于在当前选择的支路申请信号为有效状态 时，产生对应的中断信号request_output，所以本发明还可以通过对request_output 信号的有效状态进行计时，以实现对当前选择的申请信号的有效状态进行计 时。在实际的排队电路中当前选择的申请信号的状态通常需要经过多路选择器 选择输出，并锁存后，生成request_output，所以，本发明也可以通过对 request_output锁存前的cnt_ena_n信号的有效状态进行计时，以实现对当前选择 的申请信号的有效状态进行计时。

以对request_output信号的有效状态进行计时为例，在产生request_output信 号后，对该信号的有效状态进行计时，并判断request_output信号有效状态的计 时值是否超过预定时间门限。预定时间门限可根据具体排队电路的需求设置。

在支路数据处理完毕或在确定request_output信号有效状态的计时值超过 预定时间门限时，清除当前选择的支路申请信号的有效状态。

在当前选择的支路申请信号为无效状态时，排队电路自然能够自动继续轮 询排队过程，从而，使排队电路能够从挂死状态中恢复过来。

为避免排队电路在各支路申请信号都为无效状态时，进行不必要的轮询排 队，即在排队电路没有待处理的数据时，停止轮询排队过程，本发明不仅仅根 据当前选择的支路申请信号的无效状态启动排队电路的轮询排队过程，而是根 据当前选择的支路申请信号的状态和各支路申请信号的状态来确定是否需要 进行轮询排队过程。

具体实现方法为：获取各支路申请信号，确定各支路申请信号中是否存在 有效状态的支路申请信号，获取当前选择的支路申请信号的状态，当各支路申 请信号中存在有效状态的支路申请信号，且当前选择的支路申请信号为无效状 态时，启动排队电路的轮询排队过程，继续对各支路申请信号轮询排队，并根 据排队结果更新当前支路信息。从而避免了不必要的轮询排队过程。

下面对本发明的基于申请驱动的轮询排队装置进行详细描述。

本发明的基于申请驱动实现轮询排队的装置包括：计时模块、超时清除模 块、轮询排队模块。

计时模块的主要功能为：对当前选择的支路申请信号的有效状态计时，同 时将计时值传输至超时清除模块。对当前选择的支路申请信号的有效状态计时 的过程，可以通过对Request_0至Request_N中相应的Request信号或state0至 stateN中相应state信号或中断信号request_output或request_output锁存前的 cnt_ena_n信号的有效状态计时来实现。

超时清除模块的主要功能为：在确定计时模块传输来的计时值超过预定时 间门限时，采用产生状态清除信号等方法根据当前支路信息清除当前选择的支 路申请信号的有效状态，并将当前选择的支路申请信号的无效状态传输至轮询 排队模块。

轮询排队模块的主要功能为：在当前选择的支路申请信号为无效状态时， 启动对各支路申请信号的轮询排队过程，并根据排队的结果如轮询排队计数器 的计数值更新当前支路信息，将当前支路信息传输至超时清除模块，将当前支 路信息对应的当前选择的支路申请信号传输至计时模块。

当前支路信息被更新后，计时模块应该再次对当前支路信息更新后的当前 选择的支路申请信号的有效状态计时，以便及时发现排队电路的挂死状态，并 由超时清除模块解除排队电路的挂死状态，使轮询排队模块能够继续启动对各 支路申请信号的轮询排队过程。

下面结合附图3对本发明的基于申请驱动的轮询排队装置的各模块进行详 细说明。

在图3中，计时模块的主要功能由产生计时信号电路、上下沿触发电路、 计时器COUNTER1来实现。

超时清除模块的主要功能由超时比较电路、上升沿触发电路、第一或门 OR1、锁存器Dor1、多路输出选择器DEMUX、各支路状态清除信号锁存器 D1至DN、各支路申请信号锁存器D11至D1N实现。

轮询排队模块的主要功能由多路选择器MUX、第二或门OR2、非门not、 与门&、中断信号锁存器D2、轮询排队计数器COUNTER2实现。

产生计时信号电路接收request_output信号，并当request_output信号为有 效状态且有效状态的计时值不超过预定时间门限时，将计时信号传输至计时器 COUNTER1。

该产生计时信号电路可以通过一个与的过程实现，具体过程可以为：设定 request_output信号的有效状态的计时值在不超过预定时间门限时产生高电平， request_output信号的有效状态的计时值超过预定时间门限时产生低电平， request_output信号在有效状态时为高电平，request_output信号在无效状态时为 低电平。将上述产生的电平信号和request_output信号相与，相与后的信号为 计时信号。

上下沿触发电路接收request_output信号，并在request_output信号发生电 平跳变时，将计时清零信号传输至计时器COUNTER1。

计时器COUNTER1在接收到产生计时信号电路传输来的计时信号计时， 开始计时，并将计时值time_cnt传输至超时清除模块中的超时比较电路，计时 器COUNTER1在接收到上下沿触发电路传输来的计时清零信号后，复位计时 值，停止计时，同样将计数值传输至time_cnt传输至超时比较电路。

超时比较电路在接收到计时器COUNTER1传输来的计时值后，将计时值 与预定时间门限进行比较，在计时值超过预定时间门限时，产生超时状态信号， 并将该信号传输至上升沿触发电路。

上升沿触发电路接收超时状态信号，在该信号由低电平跳变到高电平时， 产生超时清除信号abnormal_clear，上升沿触发电路将该abnormal_clear信号传 输至产生状态清除信号电路的第一或门OR1。

第一或门OR1接收上升沿触发电路传输来的abnormal_clear信号，并同时 接收支路数据处理完毕时的清除信号clear_signal，将abnormal_clear信号与 clear_signal信号相或后的信号传输至多路输出选择器，这样本发明的轮询排队 计数器的轮询排队过程可以通过数据处理完毕时的clear_signal控制，也可以通 过abnormal_clear信号控制，增强了轮询排队计数器的健壮性，从而提高了排 队电路的可靠性。

多路输出选择器DEMUX接收第一或门OR1传输来的相或后的信号，并 同时接收轮询排队计数器传输来的计数值polling_cnt，即当前支路信息，根据 相或后的信号、计数值polling_cnt产生各支路申请信号的状态清除信号，并分 别传输至各支路状态清除信号锁存器D1至DN。

各支路状态清除信号锁存器D1至DN分别接收、并对应存储各路申请信 号的状态清除信号，并将其存储的各路申请信号的状态清除信号分别传输至对 应的各支路申请信号锁存器D11至D1N。

各支路申请信号锁存器D11至D1N对应存储各支路申请信号的状态，在 接收到各支路状态清除信号锁存器D1至DN传输来的各路申请信号的状态清 除信号时，清除相应支路申请信号的有效状态并存储，该清除过程应只清除当 前选择的支路申请信号的有效状态，其他支路申请信号的状态不改变。

各支路申请信号锁存器D11至D1N同时将其存储的各支路申请信号的锁 存信号传输至轮询排队模块的多路选择器MUX。

多路选择器MUX接收各支路申请信号的锁存信号，根据轮询排队计数器 COUNTER2输出的当前支路信息polling_cnt产生当前选择的支路申请信号对 应的中断信号request_output锁存前的信号，即cnt_ena_n信号。多路选择器 MUX将cnt_ena_n信号传输至中断信号锁存器D2。

中断信号锁存器D2存储cnt_ena_n信号，并将当前选择的支路申请信号对 应的中断信号request_output，分别传输至计时模块的产生计时信号电路、上下 沿触发电路。

第二或门OR2将各支路申请信号相或，并将相或后的request_ena信号传输 至与门&。通过将各支路申请信号相或可以确定各支路申请信号中是否存在有 效状态的支路申请信号。

非门not将cnt_ena_n信号取非后的信号cnt_ena传输至与门&。

与门&接收request_ena信号和cnt_ena信号，并将两个信号相与，产生排 队使能信号，并传输至轮询排队计数器COUNTER2。通过根据request_ena信 号和cnt_ena信号产生轮询排队计数器COUNTER2的排队使能信号，使轮询排 队计数器COUNTER2在有支路数据需要进行处理且当前选择的支路申请信号 对应的支路数据处理完毕时，启动轮询排队过程，避免在各支路都没有需要处 理的数据时的轮询排队过程，降低了排队电路的设计功耗。

轮询排队计数器COUNTER2接收与门&传输来的排队使能信号，并在排 队使能信号有效时，如在排队使能信号为低电平时，对各支路申请信号进行轮 询排队，并输出排队结果，即输出轮询排队计数器COUNTER2的计数值，该 计数值为当前支路信息，并将当前支路信息分别传输至多路选择器MUX、多 路输出选择器DEMUX。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多 变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变 形和变化。