跟李凡老师学FPGA图像加速器之D03：加速器基础（20170427课堂笔记）

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        长整计算，计算完了第一个长整的任务，接着CPU可以让它做第二个长整的计算。
        这个呢，就是加速器和CPU配合的，FPGA加上CPU的一种特定的模式。
        其中有一些特点是共性的，有一些特点是专用的。
        我们研究加速器，对于我们FPGA的深入的运用，是必不可少的一个基础知识。
        因为我们FPGA很可能在工程里面，就会用到加速器。
        你单独地做通信，有可能。
        也有可能会遇见你做通信的几率，也有可能没有可能做通信。
        也有可能你做图像，也有可能你不做图像。
        但是你做加速器的这种几率会大得多。
        因为无论做什么，FPGA很多的运用就是做加速，accelerator。
        提速，跟CPU配合。
        所以说我们必须了解加速器这种特有的一些规律和方法。

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        好，下面呢，我们就通过一个例子来说明一下，其中，加速器必然的形成的一些规律。
        之后呢，我们就可以了解，像绿皮书教材里面构成的加速器是怎么形成的。
        我们通过一个长整加速器的例子。
        如果我们要做一个长整的计算。
        8086是8位的，如果我们要做长整，64位的。
        8864，64个bit的计算。
        那么8086它会怎么做呢？
        它当然要是8个字节，要把8个字节分别地读进来。

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        进行计算之后，每一次一个字节计算以后，还要写回到目标区。
        8字读，8字写。
        再加上中间的过程，那是很长的，而长整的计算，我们只要一个加速器，CPU通知这个加速器，执行对应的运算，告诉这个加速器，原始的数据在哪。
        在memory里面是8位的。
        会有8个单元来保存。
        8864。
        目标也是8个单元保存。
        CPU就要按照我们现在的基本规律，CPU首先要加速器以从机的形式接受CPU的指挥。
        CPU向它发出必要的信息，O_BASE在哪？
        D_BASE在哪？
        现在D也可以说成是目标，destination。

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        目标的基地址。
        原始数据的基地址，O_BASE，Original。
        然后呢，还要发出它的start命令。
        等等一系列。
        好，我们首先来看看，如果是没有加速器的情况，会怎么做？
        由此研究它们的共性。
        CPU，就做这个长整的计算。
        CPU有哪些端口？
        CPU有它的地址端口。
        我们刚刚完成CPU不久。
        我写成cpu_addr_out，是地址的输出端。
        CPU是主机。
        什么是主机呢？
        就是主人嘛，它有权支配资源，当然它就能够发出地址信号和控制信号。

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        cpu_cmd_out。
        它能够发地址，能够发控制。
        主机它有这个权力嘛。
        它能够访问设备，所有的设备都是根据地址映射表不同的地址上进行访问。
        另外呢，它要执行对外围设备的写操作，它就必须要发出数据，有数据的输出端。
        cpu_data_out。
        我这里特别写上有输入输出。
        夏老师的教材上直接用o来描述out，input用i来描述。
        CPU必定有地址的输出端，有命令的输出端，有数据的输出端。

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        这是写操作。
        它要有数据的输入端。
        cpu_data_in。
        我们研究它的共性。
        对于主机而言，必须有地址、命令、数据的输出端，有数据的输入端。
        主机需不需要有地址和命令的输入端呢？
        它不需要。
        主机就是老大。
        它说了算。
        它当然不需要接收命令。
        它是命令的发出者，命令的发出者，对数据的访问，就有地址的输出。
        它本身并不接收命令。
        当然它也不需要有地址和命令的输入端。
        所以说，主机有地址、命令的输出端，没有地址命令的输入端，主机有数据的输入、数据的输出。

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        它必定会有数据的输入、数据的输出，因为它要支持读写。
        在没有加速器的情况之下，我们写MEMORY，从机。
        MEM也有很多端口，数据、指令都在这。
        它要接受访问，当然需要地址，mem_addr_in，是地址的输入端。
        它有地址的输入端，指向其中一个单元。

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        它要有命令的输入端，它是从机，它要接收命令，接收地址。
        从机必定会有这些。
        同时我们也知道，memory嘛，我们要读它的时候，它会读出数据来，是有mem_q，读出来。
        或者说我写成mem_data_out。
        有数据的输出端。
        同时memory，至芯CPU要写他的时候，memory一定会有数据的输入端。
        memory，从机。
        看看从机有哪些端口？

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        从机要接收命令，就会有地址和命令的输入端，从机可不可能有地址和命令的输出端。
        它是从机，它是仆人，它只接收命令，所以说，它就没有发出命令的权力。
        仆人的地位比较低嘛。从奴隶到将军。
        当然，作为从机，它要接收数据，它就有数据的输入端，要反馈数据，就要有数据的输出端。
        所以说从机和主机一样，都有数据的输入和输出。
        但是从机只有地址和命令的输入端。
        当非加速器模式的时候，如果我们做长整计算，CPU和Memory该如何交换它们的控制信号呢？

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        当然是这样，会把命令相连，会把地址相连。
        CPU的地址、命令会接入到Memory的地址和命令。
        当CPU要写Memory的时候，会把CPU输出的数据连接到Memory的数据输入端，当CPU要读Memory的时候，显然会把Mem_data_out连接到它数据的输入端。
        这样连。
        我绘制的虚线部分，是非加速器结构，CPU和Memory的连接关系。