2 Hltc的诞生- Halim内核的实现

       用数据空间来思考问题，迈开的第一步我们便会遇到这样的一个问题，那就是数据空间实际是一种怎样的存在，和我们常规使用数据有何不同？这里面有新的东西，还是没有新的东西？通过空间的角度看数据，那我们必须要存在进入空间的方法，必然要找到和其他空间转换的手段，如果没有这点，数据空间描述便无意义。空间必然存在空间变换。数据空间就是一堆内存空间，这是物理的存在，内存只有一套地址数据总线，从硬件上，我们进入数据空间的路子只有一条，这就是常规的数据角度看问题。只有一条路子进入数据空间，也就是说两个空间的变换并不自由。如果我们要真正把Halim的设想用于实际，首先我们就要实现数据空间与其他空间的自由转换。那问题就变成了，一块内存空间，能否实现超过3条路径的同时访问，即内存空间有多于三个的出入口同时实现读写。

        查找现有的各个厂家的内存芯片，双口RAM为大众熟悉，三口RAM似乎闻所未闻。双口RAM同时存在两套总线，可以访问一块共通的内存空间，看似符合Halim的要求，差异在路径只有两条而已，但实际上，使用或查看双口RAM的Datasheet不难发现，双口RAM的两条路径并非我们期望的那样，是自由的访问路径。它们之间存在约束关系，可以同时读，但不可以同时写同一个数据位置，芯片甚至还有个中断机制来防止用户同时写同一个位置，并将其定义为写冲突。正是因为这个对于写冲突反应过激的措施，完全断绝了双口RAM在Halim设想中的应用可能。如此经过几天的搜索努力，在通用芯片中，我并没有找到能够实现Halim内核的产品。

        回头一想，发现或许并不是实现无冲突的多口RAM从技术上有多难，只是很多时候标准产品缺乏一个实现的动力，也就是这样做的理由，因为在传统的产品框架里，这种RAM并没有多大意义。看来得要自己动手，丰衣足食了。重新理清Halim的数据空间的要求，数据空间是整个Halim框架的根基和脊梁，对于产品的可靠性和稳定性都是最根基、最底层的，如果建立的Halim数据空间本身都是不稳定的话，就无从建立更高的性能了，框架就会坍塌。所以需要实现多个路径的自由访问之余，还要实现并行的可靠稳定的访问。为了实现Halim，我采用一片Altera Cyclone的FPGA芯片定义了一个符合Halim设想要求的内存空间，它同时存在四个自由的访问路径，可以并行访问内存空间的任意位置，不存在读写冲突。四个空间出入口自由、独立和平等，互不认识，互不约束。这个功能的芯片，我命名为Hltc，即Halim little tiny core，Halim的内核。实现Hltc是所有Halim工作的第一步。

        小剧场并非要颠覆大剧场，只是提供另外一个角度的表演形式，做出一些不同的尝试，解决特定的问题，同时为大剧场作为补充元素的可能性提供参考。

        Hltc的实现历时了大约2个月，从功能框架的设计、电路板的设计、代码的编写及调试和优化。一路从无到有的创造，可谓跌宕起伏。Hltc的四个空间访问口，需要非常方便地接入其他空间，实现被其他空间的解析，不管其他空间是机械空间、电路空间还是软件空间。综合考虑之后，访问解析口硬件上采用SPI通讯，一种串行高速的通讯总线，然后，定义了固定的访问口读写规则。由于FPGA硬件上的并行可靠稳定的固有特性，Hltc一旦实现出来，也拥有了这些特性。下图是256深度的版本，不带串口调试的Hltc的设计框图。

        下图是Hltc电路板的PCB Layout截图。

        Hltc采用Verilog HDL语言进行硬件逻辑描述，最新版本使用了大约2000行的代码。Hltc经过了20天连续无间断四个访问口随机读写数据无异常测试，预示着基本实现了Halim的实现内核，为Halim架构的实现迈开了第一步。

（未完待续）