systemc 实现交换机

SystemC是一个开源的C++库，可以用于硬件系统的建模和仿真。在SystemC中，可以使用类似于C++的语法来描述硬件系统的各个组成部分，例如模块、信号、通道等等。

要实现一个交换机，可以将其分解成多个模块，例如输入端口、输出端口、交换矩阵等等。然后，可以使用SystemC来实现这些模块，并且将它们连接在一起，以构建完整的交换机。

下面是一个简单的SystemC交换机实现的示例代码：

#include "systemc.h"

// 定义输入端口模块
SC_MODULE(input_port) {
    sc_in<int> data_in;  // 输入数据信号
    sc_out<int> data_out;  // 输出数据信号
    sc_in<bool> clock;  // 时钟信号

    void process() {
        while (true) {
            if (data_in.read() != 0) {  // 如果输入数据不为空
                data_out.write(data_in.read());  // 将数据写入输出端口
            }
            wait();  // 等待下一个时钟周期
        }
    }

    SC_CTOR(input_port) {
        SC_THREAD(process);
        sensitive << clock.pos();  // 监听时钟上升沿
    }
};

// 定义输出端口模块
SC_MODULE(output_port) {
    sc_in<int> data_in;  // 输入数据信号
    sc_out<int> data_out;  // 输出数据信号
    sc_in<bool> clock;  // 时钟信号

    void process() {
        while (true) {
            if (data_in.read() != 0) {  // 如果输入数据不为空
                data_out.write(data_in.read());  // 将数据写入输出端口
            }
            wait();  // 等待下一个时钟周期
        }
    }

    SC_CTOR(output_port) {
        SC_THREAD(process);
        sensitive << clock.pos();  // 监听时钟上升沿
    }
};

// 定义交换矩阵模块
SC_MODULE(switch_matrix) {
    sc_in<int> input_data[4];  // 4个输入数据信号
    sc_out<int> output_data[4];  // 4个输出数据信号
    sc_in<bool> clock;  // 时钟信号

    void process() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                // 依次从每个输入端口读取数据
                int data = input_data[i].read();

                // 将数据发送到对应的输出端口
                if (data != 0) {
                    output_data[(i + 1) % 4].write(data);  // 循环移位
                }
            }
            wait();  // 等待下一个时钟周期
        }
    }

    SC_CTOR(switch_matrix) {
        SC_THREAD(process);
        sensitive << clock.pos();  // 监听时钟上升沿
    }
};

// 定义交换机模块
SC_MODULE(switch) {
    input_port *input;  // 输入端口
    output_port *output;  // 输出端口
    switch_matrix *matrix;  // 交换矩阵

    sc_signal<int> input_data[4];  // 4个输入数据信号
    sc_signal<int> output_data[4];  // 4个输出数据信号
    sc_signal<bool> clock;  // 时钟信号

    void connect_ports() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            // 连接输入端口和交换矩阵
            input->data_out(input_data[i]);
            matrix->input_data[i](input_data[i]);

            // 连接交换矩阵和输出端口
            matrix->output_data[i](output_data[i]);
            output->data_in(output_data[i]);
        }
    }

    SC_CTOR(switch) {
        // 创建模块实例
        input = new input_port("input");
        output = new output_port("output");
        matrix = new switch_matrix("matrix");

        // 连接时钟信号
        input->clock(clock);
        output->clock(clock);
        matrix->clock(clock);

        // 连接输入端口和交换矩阵
        connect_ports();
    }
};

在上面的代码中，我们定义了三个模块：输入端口、输出端口和交换矩阵。然后，我们使用一个名为“switch”的模块来连接它们，并且对外提供输入和输出接口。

在“switch”模块的构造函数中，我们首先创建了三个模块的实例，并且连接了它们的时钟信号。然后，我们调用了一个名为“connect_ports()”的函数，用来连接输入端口、输出端口和交换矩阵的数据信号。

在“input_port”和“output_port”模块中，我们简单地实现了一个循环接收和发送数据的逻辑。在“switch_matrix”模块中，我们实现了一个简单的循环移位的逻辑，将每个输入端口的数据发送到下一个输出端口。

最后，在“switch”模块中，我们使用了SystemC提供的信号（signal）来连接各个模块之间的数据传输。这样，我们就完成了一个简单的SystemC交换机的实现。