》Stageable、StageableKey stageable、StageableKey是最整個pipeline中的基本數據類型元素：

object Stageable{
def apply[T <: Data](gen : => T) = new Stageable(gen)
def apply[T <: Data](gen : HardType[T]) = new Stageable(gen.craft())
}

class Stageable[T <: Data](gen : => T) extends HardType(gen) with Nameable {

}
case class StageableOffset(val value : Any)
object StageableOffsetNone extends StageableOffset(null)
case class StageableKey(stageable: Stageable[Data], key : Any){
override def toString = {
var name = stageable.getName()
if(key != null) name = name + "_" + key
name
}
}

對于Stageabel，我們可以傳入任何SpinalHDL下面定義的隸屬于Data的類型，不同于我們在電路里生命一個電路對象：

vala=UInt(8bits)

此時，電路對象是立即生命存在的,如果我們不對他進行賦值會報錯。而：

valb=Stageable(UInt(8bits))

此時b并未真正生成電路對象，即使不對他進行賦值也并不會報錯。

對于StageableKey，字如其名，其主要用作Key使用，用于建立Stageable映射時的key使用。

》Stage

借用上一篇文章中的圖：

Stage主要用于實現pipeline的功能實現。那么Stage則定義了這些功能的輸入、輸出：

val input = new{
val valid = Bool()
varready : Bool = null
}

val output = newArea {
val valid = Bool()
varready : Bool = null
}

以及一些列的內部保存變量：

val arbitration = new{
varisRemoved : Bool = null
varisFlushed : Bool = null
varisThrown : Bool = null
varisForked : Bool = null
varisFlushingNext : Bool = null
varisFlushingRoot : Bool = null
varisHalted : Bool = null
varisHaltedByOthers : Bool = null
varpropagateReady = false
}

val request = new{
val halts = ArrayBuffer[Bool]()
val throws = ArrayBuffer[Bool]()
val throwsRoot = ArrayBuffer[Bool]()
val forks = ArrayBuffer[Bool]()
val spawns = ArrayBuffer[Bool]()
val flush = ArrayBuffer[Bool]()
val flushRoot = ArrayBuffer[Bool]()
val flushNext = ArrayBuffer[Bool]()
}

val stageableToData = mutable.LinkedHashMap[StageableKey, Data]()
val stageableOverloadedToData = mutable.LinkedHashMap[StageableKey, Data]()
val stageableResultingToData = mutable.LinkedHashMap[StageableKey, Data]()
val stageableTerminal = mutable.LinkedHashSet[StageableKey]()

這些變量暫時看不懂也沒關系，后續會通過例子逐一進行講解。通過這些內部變量，pipeline在構建電路時處理Stage之間的依賴關系。

》Connection

顧名思義，Connection用于負責Stage之間的連接關系，即其負責處理上一級Stage的output與下一級Stage的input之間的連接。在Lib中，Connection定義了四種連接關系：

DIRECT：類似一兩個Stream直接相連

M2S：類似于Stream中的M2SPipe，對valid、payload進行打拍輸出

S2M：類似于Stream中的S2MPipe,對于ready進行打拍輸出

乍看其實現你會發現其中有好多參數一時不知用途，無妨，先放一放，回頭逐一講解。

》pipeline

Pipeline中核心是一個build函數。當我們描述完各Stage的功能之后，通過調用Pipeline的build函數即可構建整個的流水線電路，其也是整個pipelines構建的核心，直接上來看可能會略覺麻煩，后面通過例子一點點來理解。

》第一個例子

先有個概念之后，我們再來一個pipeline的第一個例子：

caseclassdemo() extendsComponent{
val io=newBundle{
val data_in=slave Flow(UInt(8bits))
val data_out=master Flow(UInt(8bits))
}
noIoPrefix()
val pip=newPipeline{
val paylaod=Stageable(UInt(8bits))
val stage0=newStage{
importinternals._
input.valid:=io.data_in.valid
this(paylaod):=io.data_in.payload
}
val stage1=newStage(Connection.M2S())
val stage2=newStage(Connection.M2S()){
io.data_out.valid:=internals.output.valid
io.data_out.payload:=this(paylaod)
}
}
pip.build()
}

這個例子的功能是將Flow data_in打兩拍輸出給data_out，一個最簡單的流水線結構，不牽涉到任何halt、flush等相關操作。如果你看不懂，可以先看它生成的RTL代碼：

moduledemo (
input data_in_valid,
input [7:0] data_in_payload,
output data_out_valid,
output [7:0] data_out_payload,
input clk,
input reset
);

reg[7:0] pip_stage1_paylaod;
reg[7:0] pip_stage2_paylaod;
wire[7:0] pip_stage0_paylaod;
wirepip_stage0_valid;
regpip_stage1_valid;
regpip_stage2_valid;

assignpip_stage0_valid = data_in_valid;
assignpip_stage0_paylaod = data_in_payload;
assigndata_out_valid = pip_stage2_valid;
assigndata_out_payload = pip_stage2_paylaod;
always@(posedge clk or posedge reset) begin
if(reset) begin
pip_stage1_valid <= 1'b0;
??????pip_stage2_valid <= 1'b0;
????end?else begin
??????pip_stage1_valid <= pip_stage0_valid;
??????pip_stage2_valid?<= pip_stage1_valid;
????end
??end

??always @(posedge clk) begin
????pip_stage1_paylaod <= pip_stage0_paylaod;
????pip_stage2_paylaod?<= pip_stage1_paylaod;
??end


endmodule

一眼看去，可能覺得很怪，有很多疑問。比如說data_in的valid信號是如何從stage0傳輸到stage1的等等。





審核編輯：劉清