矩阵转置加速器

概述

该目录实现了 BuckyBall 的矩阵转置加速器，用于矩阵转置操作。位于 arch/src/main/scala/prototype/transpose 下，作为矩阵转置加速器，支持流水线化的转置操作。

实现的核心组件：

• Transpose.scala: 流水线化转置器实现

代码结构

transpose/
└── Transpose.scala  - 流水线转置器

模块职责

Transpose.scala (转置实现层)

• 实现 PipelinedTransposer 模块
• 管理矩阵数据的读取、转置和写回
• 提供 Ball 域命令接口

模块说明

Transpose.scala

主要功能: 实现流水线化的矩阵转置操作

状态机定义:

val idle :: sRead :: sWrite :: complete :: Nil = Enum(4)
val state = RegInit(idle)

存储结构:

// 矩阵存储寄存器 (veclane x veclane)
val regArray = Reg(Vec(b.veclane, Vec(b.veclane, UInt(b.inputType.getWidth.W))))

计数器管理:

val readCounter = RegInit(0.U(log2Ceil(b.veclane + 1).W))
val respCounter = RegInit(0.U(log2Ceil(b.veclane + 1).W))
val writeCounter = RegInit(0.U(log2Ceil(b.veclane + 1).W))

指令寄存器:

val robid_reg = RegInit(0.U(10.W))    // ROB ID
val waddr_reg = RegInit(0.U(10.W))    // 写地址
val wbank_reg = RegInit(0.U(log2Up(b.sp_banks).W))  // 写bank
val raddr_reg = RegInit(0.U(10.W))    // 读地址
val rbank_reg = RegInit(0.U(log2Up(b.sp_banks).W))  // 读bank
val iter_reg = RegInit(0.U(10.W))     // 迭代计数

接口定义:

val io = IO(new Bundle {
  val cmdReq = Flipped(Decoupled(new BallRsIssue))
  val cmdResp = Decoupled(new BallRsComplete)
  val sramRead = Vec(b.sp_banks, Flipped(new SramReadIO(...)))
  val sramWrite = Vec(b.sp_banks, Flipped(new SramWriteIO(...)))
})

处理流程:

1. idle: 等待命令，解析转置参数
2. sRead: 按行读取矩阵数据到寄存器阵列
3. sWrite: 按列写回转置后的数据
4. complete: 发送完成信号

转置算法:

• 使用 veclane×veclane 的寄存器阵列存储矩阵
• 按行读取，按列写回实现转置
• 支持任意大小矩阵的分块转置

使用方法

实现细节

状态机:

val idle :: sRead :: sWrite :: complete :: Nil = Enum(4)

• idle: 等待指令
• sRead: 读取矩阵数据
• sWrite: 写入转置结果
• complete: 完成并响应

寄存器阵列:

val regArray = Reg(Vec(b.veclane, Vec(b.veclane, UInt(b.inputType.getWidth.W))))

使用 veclane×veclane 的寄存器阵列缓存矩阵数据。

转置操作:

• 读取阶段：按行读取数据存入 regArray(row)(col)
• 写入阶段：按列读取 regArray(i)(col) 组成新行写出

配置参数

矩阵大小: 由 b.veclane 参数决定 数据位宽: 由 b.inputType.getWidth 决定 Bank 配置: 支持多 bank SRAM 访问

注意事项

1. 矩阵大小限制: 最大支持 veclane×veclane 的矩阵
2. 内存带宽: 转置操作对内存带宽要求较高
3. 寄存器开销: 需要 veclane² 个寄存器存储矩阵
4. 地址计算: 转置后的地址计算需要正确处理
5. 流水线控制: 读写计数器需要正确同步