[发明专利]一种基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器

说明书

本发明公开了一种基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器，包括仲裁模块、握手控制模块和输出控制模块，仲裁模块用于检测输入双轨编码数据的有效性以及完成不同输入通道之间的仲裁，握手控制模块用于完成四相握手协议，输出控制模块用于根据仲裁结果输出相应数据通道的数据。本发明能够直接应用双轨编码协议电路中，高度模块化并且每个模块电路规则化，可以方便扩展应用于更大规模的电路中。

技术领域

本发明涉及一种异步仲裁电路领域，尤其是一种基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器。

背景技术

人工神经网络是人工智能领域近年来兴起的研究热点，它是由人工完成的模仿动物神经网络的行为特征和连接关系，大量简单元件广泛互连而成的复杂网络系统。目前关于人工神经网络的研究不断深入，已经广泛应用于模式识别、语音分析与识别、计算机视觉等感官信号处理领域，并且表现出了优异的性能。

目前，以硅材料为基础的超大规模集成电路技术已经很成熟，越来越多的研究采用CMOS工艺来设计并制造专用神经网络芯。这些硬件电路实现的神经网络中的信息处理通常具有并发性、异步事件驱动等特点。例如，多个神经元很可能同时产生脉冲信号。而异步电路不需要时钟信号，采用握手协议处理异步事件，不需要处理事件的时刻异步电路处于等待状态，只消耗极少功率。因此，异步电路被越来越多的应用于人工神经网络专用芯片中以处理各种异步事件，如输入输出的神经脉冲。神经脉冲的产生具有高度的并发性，输入和输出端都可能需要同时处理多个脉冲信号，但是通常我们一个时刻只能选择其中之一进行处理。仲裁器电路在这种场合被广泛使用，它可以从多个输入通道中选择其中之一进行输出。

传统的异步仲裁器一般只能够直接应用于捆绑数据协议，但是该种协议与电路延迟有关，电路设计时通常需要满足一定的延迟假设。目前实际应用更多的是双轨编码协议，这是一种延迟无关编码方式。但是，仍未有能够直接应用于双轨编码协议的通用异步冲裁电路结构。此外，四项握手协议是异步电路设计中使用最多的协议，具有设计简单等优点。

发明内容

为克服上述传统异步仲裁器的不足，本发明提供了一种基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器，包括仲裁模块、握手控制模块和输出控制模块，所述的仲裁模块包括有效性检测电路和树形仲裁电路；

输入通道中数据总线Data_i分别连接至一个有效性检测电路，该有效性检测电路输出为Vi；所有输出Vi连接至树形仲裁电路的输入REQi用以发起仲裁请求，树形仲裁电路是由二输入仲裁电路以树形连接而成的电路，前级的输出作为后一级的输入，最后一级仲裁电路的输出之间短接；仲裁模块的输出即为仲裁结果Ai，所有的仲裁结果Ai信号线被连接至握手控制模块，同时输出通道的ACK信号也作为握手控制模块的输入，握手控制模块的输出为输入通道的ACKi和控制信号Ci，其中ACKi连接至各输入通信通道作为握手信号，控制信号Ci连接至输出控制模块控制其选择输出；输出控制模块的输入为各通道数据Data_i和控制信号Ci，输出为数据通道Data，即根据仲裁结果输出相应数据通道的数据。

所述的有效性检测采用异或门检测每一位双轨编码数据有效型，数据通道中每一位双轨编码数据xi.t和xi.f都连接到一个异或门电路用以检测其有效性；然后将每一位异或门输出结果连接至C单元构成的树形结构；C单元由两个PMOS和两个NMOS串接，输出结果经过由两个非门构成的锁存器后最终输出，只有当两个输入都为低电平时，输出结果变为低电平；两个输出都为高电平时，输出结果变为高电平；其他情况下C单元输出值维持原值不变。

所述的基于双轨编码四相握手协议的异步仲裁器的工作流程如下：

若第i个输入通道要传输的双轨编码数据总线为Data_i，其握手控制信号为ACKi，输出通道数据总线为Data，握手控制信号为ACK；