详解二分法实现barrel_shift-二分法是什么

最简单的barrel shift电路如下图示例，case语句中有8个分支，每个分支选择一路8bit的数据，每路8bit的数据分别移位了0-7位，纯组合逻辑即可实现。图中代码未写default分支，建议实际工程中加上default分支避免lint工具报出Warning。

其综合出来的电路示意图如下：

假设我们需要在一个bus总线中根据idx动态选择一部分数据输出，若继续采用上图枚举的方式实现的话，有如下缺点：

数据位宽大、枚举困难、代码行多且不利于代码自检；

MUX级数非常大，资源大，影响Area;

MUX级数非常大，延时大，影响Performance;

不利于验证覆盖率收集；

 以实际案例来说明barrel_shift的设计思想，假设我们需要从256组数据单元中选择124个数据单元输出：

input din [256*dw-1:0];input    idx  [     8-1:0];      // 0~132output dout [124*dw-1:0];输出的起始位置为idx（取值只能0~132，如果取值超过132，比如是140，那么140~255不够124个数据，输出中会出现重复的数据）。reg [dw-1:0] s0[124]; // wid = 124 + 2^0 – 1reg [dw-1:0] s1[125]; // wid = 124 + 2^1 – 1reg [dw-1:0] s2[127]; // wid = 124 + 2^2 – 1reg [dw-1:0] s3[131]; // wid = 124 + 2^3 – 1reg [dw-1:0] s4[139]; // wid = 124 + 2^4 – 1reg [dw-1:0] s5[155]; // wid = 124 + 2^5 – 1reg [dw-1:0] s6[187]; // wid = 124 + 2^6 – 1reg [dw-1:0] s7[251]; // wid = 124 + 2^7 – 1reg [dw-1:0] s8[256]; //input width首先需要对输入的数据进行分块，以dw位宽为一个块，用二位数组缓存起来。generatefor(i=0;i<256;i=i+1)begin:REFORM_INPUT    always@(*)begin s8[i][0+:dw] = din[i*dw +: dw]; endendendgenerate先开始进行idx的最高位进行译码，将din的数据分为两部分，输出的数据的起点就会在这两部分数据中，这就是二分法的核心了。假设起点在前一部分，即起点为din[0*dw],din[1*dw]….din[127*dw]，如果起点是din[127*dw]那么输出数据会是din[127*dw:(127+124-1)*dw]，这部分数据包括了后半部分数据。考虑完备，根据idx[7]的选择，需要输出128+124-1个数据(使用的2分法译码)。generatefor(i=0;i<251;i=i+1)begin:SEL7 if(i<128)begin always@(*)begin if(idx[7]==1b0)begin s7[i] = s8[i]; end            else begin s7[i] = s8[i+128]; end end end else begin always@(*)begin            s7[i] = s8[i];//只有在idx[7]==10的时候才有意义，idx[7]==1b1的时候会出现一部分重复数据。 end endendendgenerate根据判断idx[7]从256中选择出251个数据，接下来要判断idx[6]选择出124 + 2^6 -1 = 187个数据。generatefor(i=0;i<187;i=i+1)begin:SEL6 always@(*)begin if(idx[6]==1b0)begin s6[i] = s7[i];        end        else begin s6[i] = s7[i+64]; end endendendgenerate接下来的每判断idx[k]就可以去除2^k个数据，最后只剩下124个数据。generatefor(i=0;i<155;i=i+1)begin：SEL5 always@(*)begin if(idx[5]==1b0)begin s5[i] = s6[i]; end         else begin s5[i] = s6[i+32]; end endendendgenerategeneratefor(i=0;i<139;i=i+1)begin:SEL4 always@(*)begin if(idx[4]==1b0)begin s4[i] = s5[i]; end else begin s4[i] = s5[i+16]; end endendendgenerategeneratefor(i=0;i<131;i=i+1)begin:SEL3 always@(*)begin if(idx[3]==1b0)begin s3[i] = s4[i]; end else begin s3[i] = s4[i+8]; end endendendgenerategeneratefor(i=0;i<127;i=i+1)begin:SEL2 always@(*)begin if(idx[2]==1b0)begin s2[i] = s3[i]; end else begin s2[i] = s3[i+4]; end endendendgenerategeneratefor(i=0;i<125;i=i+1)begin:SEL1 always@(*)begin if(idx[1]==1b0)begin s1[i] = s2[i]; end else begin s1[i] = s2[i+2]; end endendendgenerategeneratefor(i=0;i<124;i=i+1)begin:SEL0 always@(*)begin if(idx[0]==1b0)begin s0[i] = s1[i]; end else begin s0[i] = s1[i+1]; end endendendgenerate

最后将s0数组中的数据转成输出数据的格式：

generatefor(i=0;i<124;i=i+1)begin:GET_OUT always@(*)begin dout[i*dw +: dw] = s0[i]; endendendgenerate

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