Sw/Hw Interface Modeling

在有限狀態機(FSM)模型中，我們以一組可能的狀態來描述系

統行為，系統在任一時間只能處於一狀態；我們也描述可能的狀態 轉移，這些轉移取決於輸入值，最後我們描述可能的狀態轉移時所 發生的動作。由圖 3.7 和 3.8 中，我們藉由四種不同的硬體狀態及硬 體暫存器，來描述我們軟硬體(SW/HW)溝通方式。首先我們設計了一 個軟硬體溝通介面，並利用狀態機運行來詮釋其軟硬體間溝通的模 式。在此軟硬體運作模型中，圖 3.7 左側為 FFT 軟體模型，圖型右

側是硬體加速器模型。軟體系統第一個狀態為系統等待狀態 (idle state)，第二個為系統傳輸狀態(transmit state)，第三個為系統接收狀 態(receive state)；右側硬體系統第一個狀態為系統等待狀態 (idle state)，第二個為系統接收狀態(receive state)，第三個為系統運算狀 態(compute state) ，第四個為系統傳輸狀態(transmit state)。兩者由 Idle 狀態開始進行初始化動作，接下來軟體系統進入傳輸狀態，在 這個狀態軟體會傳送資料給硬體 FFT 加速器，當軟體系統傳完資料 後直接切入 receive 狀態，而且硬體 FFT 加速器在接收完資料後開始 進行計算，等計算完畢，會通知軟體系統去抓取計算好的結果，軟 體系統接收完資料後，就會通知硬體 FFT 加速器一起恢復至 Idle 狀 態，整個系統即自動運行到下一個運算週期。

圖 3.8 為硬體 FFT 加速器狀態機描述，起始狀態為 Idle 狀態，此 時 control 與 status 位元皆設為 0，FFT 加速器停留在 Idle 狀態；當 軟體系統開始傳送資料時 control 位元會被軟體設定為’1’；硬體 FFT 加速器於是進入 receive 狀態並開始進行資料接收及進入 Compute 狀 態進行運算，然後我們在硬體加速器內部有一個點數計數器，會根 據軟體系統傳送過來的點數資料進行計算，當硬體加速器計算完 畢，硬體加速器會將 status 位元設定為’1’ ；而軟體系統偵測 status 訊號為’1’ 時，軟體系統即到暫存器內去抓取計算好的結果；抓完後

control 位元會被清除為’0’ ；此時硬體加速器轉移到 Idle 狀態並將 status 位元設為 0；而整個軟硬體且自動運行到下一個週期的運算；

以上說明為軟硬體(SW/HW) 狀態機動作描述。這個詳細的暫存器配 置說明如下：我們在加速器內動態配置有 2*4*N 個位元組大小的暫 存器，做為計算及輸出輸入資料的暫存區，其暫存器配置區分為實 數及虛數部分，每筆資料需使用 4 個位元組，舉例而言如果有 1024 筆資料則需要 2*4*1024 個位元組，去做為資料暫存區，其中包含有 實數及虛數部分，另外有控制位元及狀態位元暫存器 (register) 被用 於軟硬體間的溝通，也就是說當兩個系統建立連絡時，就交換預設 控制信號或字元程序 (handshaking) 。

Figure 3.7 FFT SW/HW Model

Figure 3.8 FFT Accelerator Register/State Machine Model