IC设计：缓存容量管理先扣除再补偿

以下文章来源于IC小鸽，作者IC小鸽

1. 数据流处理

在如下的设计中，模块 a 负责产生原始数据（data_payload）。模块a知道模块 c 内部包缓存（pkt_buffer）总容量（pkt_buffer_max_byte）并且负责计算模块 c 内部包缓存（pkt_buffer）有效存储字节（pkt_buffer_valid_byte）；当模块 a 发现 pkt_buffer_valid_byte 小于即将发送的 pkt 所占用的 byte 总量时，会停止发送 pkt data payload。

模块b负责给pkt组包添加包头(pkt_head)和包尾(pkt_tail)字段并且负责包格式检查，一旦发现不符合规范，则丢弃数据。

模块c拥有pkt_buffer负责存储pkt。当满足一定条件时会将pkt从pkt_buffer中读出。

2. Buffer size管理

因为模块b会添加pkt_head和pkt_tail并且还会丢包，因此模块a不知道一个包真实占用模块c中pkt_buffer的多少有效byte。此时，即使模块a知道pkt_buffer的总容量也不知道该如何管理缓存（pkt_buffer）有效存储字节（pkt_buffer_valid_byte）。所以在设计上，我们采用这样一套方法来实现：首先减去一个包可能会占用pkt_buffer的最大容量，当下游模块能够知道当前包真实占用缓存容量时，将多扣除的容量补偿回来。

初始状态，模块c中的pkt_buffer没有数据，模块a中pkt_buffer_valid_byte等于pkt_buffer_max_byte。模块C发出pkt之前会计算出当前pkt可能占用的最大byte（current_pkt_max_byte）,仅仅当pkt_buffer_valid_byte不小于current_pkt_max_byte时，模块c才会发出当前pkt。一旦发出pkt后，模块c会更新包缓存有效存储字节，即pkt_buffer_valid_byte=pkt_buffer_valid_byte-current_pkt_max_byte。模块c发出的pkt会通过a2b_pkt_vld/a2b_pkt_md 传递给模块b，其中current_pkt_max_byte会赋值给a2b_pkt_md中的len字段。模块b收到pkt时，在完成包头、包尾添加和丢包判断后，会根据实际情况判断当前pkt的包长真实字节（current_pkt_real_byte），丢包时，current_pkt_real_byte为0。一旦模块b发现current_pkt_max_byte大于current_pkt_real_byte，则会通过b2a_credit_comp_vld/b2a_credit_comp_num信号补偿模块a中的pkt_buffer_valid_byte，其中b2a_credit_comp_num等于current_pkt_max_byte减去current_pkt_real_byte。当模块a收到补偿时，更新pkt_buffer_valid_byte，即pkt_buffer_valid_byte=pkt_buffer_valid_byte+b2a_credit_comp_num，此操作保证了被额外扣除的有效缓存size会被补偿回来。

当模块C中的pkt从pkt_buffer中读出时，模块c会通过c2a_credit_feedback_vld/c2a_credit_feedback_num信号将已被释放的缓存字节还给模块a，模块a会更新pkt_buffer_valid_byte，即pkt_buffer_valid_byte=pkt_buffer_valid_byte+c2a_credit_feedback_num。

3. 案例说明

如图所示，第一个包（黄色）、第二个包（橙色）、第三个包（蓝色），pkt_buffer_max_byte等于600。

第一个包在模块a计算current_pkt_max_byte等于100；初始状态pkt_buffer_valid_byte等于600，减去100后得到500。第一个包在经过模块b时实际包长current_pkt_real_byte等于80，因此模块b需要补偿20个字节给模块a，如图c2a_credit_comp_num=20，此时pkt_buffer_valid_byte更新为520，当包从模块C中缓存读出时，模块c给模块a反馈80字节，如图c2a_credit_feedback_num=80，pkt_buffer_valid_byte在520的基础上加上80得到600。

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