# Chip Arbiter Selector

> Use when selecting arbitration strategy for RTL modules. Triggers on '仲裁', 'arbiter', 'round-robin', 'RR', 'WRR', '优先级', '公平性', '饥饿', 'arbiter selector'. Based on request pattern, channel count and QoS, selects Fixed Priority / Round-Robin / WRR and evaluates starvation risk.

- Skill: `zhaixin244-wq/chip-arbiter-selector` (Agent Skill)
- Install (CLI): `npx skillmds@latest add zhaixin244-wq/chip-arbiter-selector`
- Raw SKILL.md: https://api.skillmd.com/api/skills/zhaixin244-wq/chip-arbiter-selector/raw
- Safety review: pending
- Works with: Claude Code, Claude.ai, OpenAI Codex
- Category: Coding & Dev Tools
- Author: zhaixin244-wq (https://skillmd.com/u/zhaixin244-wq)
- Updated: 2026-09-17
- Page: https://skillmd.com/skills/zhaixin244-wq/chip-arbiter-selector

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# 仲裁策略选择器

> 基于公平性需求和饥饿风险评估，选择合适的仲裁策略。chip-code-writer 在 RTL 编码阶段调用。

## 输入

| 参数 | 类型 | 必需 | 说明 |
|------|------|------|------|
| scenario | string | 是 | 仲裁场景描述 |
| channel_count | int | 是 | 仲裁通道数 |
| request_pattern | string | 是 | 请求模式：`continuous`（持续流）/ `bursty`（突发流）/ `mixed`（混合） |
| qos_requirements | object[] | 否 | 各通道 QoS 要求（带宽/延迟） |
| protocol_priority | string | 否 | 协议规定的优先级（如有） |

## 输出

| 参数 | 类型 | 说明 |
|------|------|------|
| strategy | string | `fixed_priority` / `round_robin` / `weighted_rr` |
| starvation_risk | string | `high` / `medium` / `low` |
| reason | string | 选择理由 |
| implementation_notes | string | RTL 实现要点 |

## 策略选择规则

### 固定优先级（Fixed Priority）适用条件（需全部满足）

1. **无并发饥饿**：高优先级请求不会持续阻塞低优先级
2. **请求模式**：请求到达是突发性的，非持续流
3. **协议要求**：上游协议明确规定优先级

### Round-Robin 适用条件（任一满足）

1. **公平性要求**：各通道需平等带宽
2. **持续流场景**：请求持续到达，可能造成饥饿
3. **多通道竞争**：3+ 通道同时竞争共享资源

### Weighted Round-Robin 适用条件

1. **差异化 QoS**：各通道有不同带宽要求
2. **非均匀负载**：通道间负载差异 > 2x

## 饥饿风险评估矩阵

| 风险等级 | 请求模式 | 优先级策略 | QoS 要求 | 推荐策略 |
|----------|----------|-----------|----------|----------|
| **高风险** | 持续流 | 固定优先级 | 低优先级通道有 QoS | 必须用 RR |
| **中风险** | 突发流 | 固定优先级 | 低优先级通道有延迟要求 | 建议用 RR |
| **低风险** | 突发流 | 固定优先级 | 无 QoS 要求 | 可用固定优先级 |
| **无风险** | 突发流 | - | 无并发 | 可用固定优先级 |

## 执行步骤

```
分析请求模式 → 评估饥饿风险 → 检查 QoS 要求 → 选择策略 → 输出实现要点
```

## 输出格式

```markdown
## 仲裁策略选择报告

**场景**：{scenario}
**通道数**：{channel_count}
**请求模式**：{request_pattern}

### 饥饿风险评估

| 评估项 | 结果 |
|--------|------|
| 请求模式 | {continuous/bursty/mixed} |
| 优先级策略 | {固定/无} |
| QoS 要求 | {有/无} |
| 风险等级 | {high/medium/low} |

### 策略选择

**推荐策略**：{fixed_priority / round_robin / weighted_rr}
**理由**：{reason}

### RTL 实现要点

{implementation_notes}
```

## 实战案例

| 场景 | 请求模式 | 通道数 | QoS | 风险 | 策略 | 原因 |
|------|----------|--------|-----|------|------|------|
| 4ch RAM 请求仲裁 | 持续流 | 4 | 无 | 高 | **RR** | 各通道平等，需防饥饿 |
| pending 通道选择 | 持续流 | 4 | 无 | 高 | **RR** | 多通道竞争，公平性重要 |
| debubble buffer 输出 | 突发流 | 2 | 无 | 低 | **固定优先级** | 不会同时满足，无饥饿风险 |
| output_if_mod ready_q_push | 突发流 | N | 无 | 低 | **固定优先级** | node 动态分配，近似 FIFO |
| W1/W2 SRAM 写冲突 | 突发流 | 2 | 协议规定 | 低 | **固定优先级 (W2优先)** | 协议要求，W2 是返回数据 |

## RTL 编码模板

### 固定优先级

```verilog
// Fixed priority: ch0 > ch1 > ch2 > ch3
always @(*) begin
    grant_idx = 2'd0;
    if (req_vec[0])      grant_idx = 2'd0;
    else if (req_vec[1]) grant_idx = 2'd1;
    else if (req_vec[2]) grant_idx = 2'd2;
    else if (req_vec[3]) grant_idx = 2'd3;
end
```

### Round-Robin

```verilog
// Round-robin with pointer update on grant
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) rr_ptr <= 2'd0;
    else if (grant_valid) rr_ptr <= grant_idx + 1'b1;
end

always @(*) begin
    grant_idx = rr_ptr;
    for (i = 0; i < 4; i = i + 1) begin
        if (req_vec[(rr_ptr + i) % 4]) begin
            grant_idx = (rr_ptr + i) % 4;
        end
    end
end
```

## 使用示例

**示例 1：4 通道 RAM 仲裁**
```
用户：4 个通道竞争 RAM 访问，请求是持续流，没有 QoS 要求，帮我选仲裁策略
```
预期行为：持续流 + 无 QoS → 饥饿风险高 → 推荐 Round-Robin

**示例 2：SRAM 写冲突仲裁**
```
用户：W1 和 W2 同时写 SRAM 同地址，协议要求 W2 优先，选什么策略？
```
预期行为：协议规定优先级 + 突发流 → 推荐固定优先级（W2 优先）

## 异常处理

| 场景 | 触发条件 | 处理动作 |
|------|----------|----------|
| 输入信息不完整 | 缺少请求模式或通道数 | 默认选择 RR（最安全），标注 `[INPUT-INCOMPLETE]` |
| 无法判断请求模式 | 描述模糊 | 默认选择 RR，标注 `[PATTERN-UNKNOWN]` |
| QoS 要求矛盾 | 多通道 QoS 冲突 | 列出冲突项，建议用户调整 |
| 通道数为 1 | 无需仲裁 | 提示"单通道无需仲裁"，跳过策略选择 |

## 检查点

- **检查前**：展示请求模式、通道数、QoS 要求，确认输入正确
- **检查后**：展示推荐策略和饥饿风险等级，用户确认后输出 RTL 实现要点

## 降级策略

- 输入信息不完整 → 默认选择 RR（最安全），标注 `[INPUT-INCOMPLETE]`
- 无法判断请求模式 → 默认选择 RR，标注 `[PATTERN-UNKNOWN]`