状态机设计¶

1. CPU 控制状态机¶

1.1 状态定义¶

状态	编码	描述
RESET	2'b00	复位状态
IDLE	2'b01	空闲状态
FETCH	2'b10	取指状态
EXCEPTION	2'b11	异常处理状态

1.2 状态转换图¶

stateDiagram-v2
    [*] --> RESET
    RESET --> IDLE: 复位完成
    IDLE --> FETCH: 取指使能
    FETCH --> IDLE: 指令完成
    FETCH --> EXCEPTION: 异常发生
    EXCEPTION --> IDLE: 异常处理完成
    IDLE --> IDLE: 等待中断

2. 缓存控制器状态机¶

2.1 状态定义¶

状态	描述
IDLE	空闲，等待访问请求
TAG_CHECK	检查 Tag 匹配
HIT	缓存命中
MISS	缓存未命中
REFILL	从下级存储填充
WRITE_BACK	写回脏数据

2.2 状态转换¶

stateDiagram-v2
    [*] --> IDLE
    IDLE --> TAG_CHECK: 访问请求
    TAG_CHECK --> HIT: Tag 匹配
    TAG_CHECK --> MISS: Tag 不匹配
    HIT --> IDLE: 返回数据
    MISS --> WRITE_BACK: 脏块需要写回
    MISS --> REFILL: 直接填充
    WRITE_BACK --> REFILL: 写回完成
    REFILL --> IDLE: 填充完成

3. AXI 接口状态机¶

3.1 写通道状态¶

状态	描述
AW_IDLE	写地址通道空闲
AW_VALID	写地址有效
W_IDLE	写数据通道空闲
W_DATA	写数据传输
B_IDLE	写响应通道空闲
B_VALID	写响应有效

3.2 读通道状态¶

状态	描述
AR_IDLE	读地址通道空闲
AR_VALID	读地址有效
R_IDLE	读数据通道空闲
R_DATA	读数据传输

4. 中断控制器状态机¶

4.1 状态定义¶

状态	描述
IDLE	无中断请求
PENDING	中断请求挂起
SERVE	正在服务中断
PREEMPT	高优先级中断抢占

4.2 优先级管理¶

支持 16 级外部中断优先级
可配置优先级阈值
支持嵌套中断