淺談條件語句的可綜合性

條件語句的可綜合性

HDL語言的條件語句與算法語言的條件語句，最大的差異在于：

1.不管條件：當(dāng)前輸入條件沒有對應(yīng)的描述，則該條件為不管條件（Don’tCare）。對應(yīng)不管條件的信號稱為不管信號

2.不選條件：多個條件分支中，未獲得當(dāng)前輸入條件指向的分析，稱為不選條件（Don’tSelect）。對應(yīng)的信號稱為不選信號。

不管不選發(fā)生時，HDL的綜合器，將盡量維持原值，并且得到額外的生成結(jié)構(gòu)。若無法用生成結(jié)構(gòu)維持原值，則直接報錯。根據(jù)行為語句的開節(jié)點ON/閉節(jié)點CN描述；部分條件PC/全部條件FC；以及條件分支的輸出是否具有同名信號（線與WAND）或不同名信號（非線與Not_WAND），綜合器將得到不同的處理結(jié)果。

開節(jié)點全部條件全部分支非線與描述

此時，全條件描述導(dǎo)致沒有不管條件和不管信號。但全部分支非線與（即每一個條件分支語句輸出不同名信號），將導(dǎo)致不選信號。對于不選條件不選信號，EDA將維持原值。生成結(jié)構(gòu)為鎖存器。

條件譯碼邏輯：

RTL視圖：（QuartusII）

這里的譯碼邏輯為：

一般性的代碼模型分析：

左側(cè)為代碼塊，全條件描述不存在不管條件，全部分支非線與存在不選條件和不選信號，EDA需要為這些不選信號生成鎖存器，用于維持原值。右側(cè)為其代碼模型：

結(jié)論：開節(jié)點全部條件全部輸出非線與的HDL描述，將得到的結(jié)構(gòu)

閉節(jié)點全部條件全部分支非線與描述

綜合分析：

1.閉節(jié)點描述將導(dǎo)致生成寄存器

2.全部條件描述，使得此時不存在不管條件

3.全部分支輸出非線與，將導(dǎo)致不選條件/不選信號。這些不選信號需要維持原值。

4.由于此時已經(jīng)輸出末端已經(jīng)得到有記憶的寄存器，因此綜合器此時將使用這些生成寄存器維持原值（不選信號）

例如：

RTL視圖（QuartusII）：

這里譯碼邏輯為：

關(guān)于使用寄存器維持原值（不選信號/不管信號）：

寄存器維持原值需要遵循兩個互相矛盾的綜合原則：

1.優(yōu)化原則：寄存器使用其使能端維持原值，將導(dǎo)致時鐘信號的路由產(chǎn)生邏輯，或者說時鐘信號被加工，最終導(dǎo)致時鐘偏斜參數(shù)的惡化，影響系統(tǒng)的最高速度。因此，綜合器將盡量避免寄存器使用使能端。

2.原創(chuàng)原則：綜合器根據(jù)代碼模型分析，和實際的物理實現(xiàn)，必然需要對已經(jīng)的描述的代碼進(jìn)行加工和修改，最典型的例子就是生成結(jié)構(gòu)（生成鎖存器，生成寄存器）。但過多的生成結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致最終實現(xiàn)的電路可能與設(shè)計者的愿望相悖。因此，綜合器將盡量避免生成結(jié)構(gòu)。

除了使用使能端維持寄存器原值，另一個產(chǎn)生生成結(jié)構(gòu)的方法則是多路器閉環(huán)：

一般性的代碼模型分析：

結(jié)論：閉節(jié)點全部條件全部分支輸出非線與描述，將得到的結(jié)構(gòu)。注意此時綜合器在寄存器維持原值時，可能產(chǎn)生時鐘優(yōu)化原則和原創(chuàng)原則的選擇。

5.3開節(jié)點全部條件全部分支線與描述

綜合分析：

1.全部條件避免了不管條件

2.全部分支線與（所以分支輸出同名信號），綜合器為了避免短路，將生產(chǎn)多路器。

注意此時沒有生成鎖存器。

RTL視圖：

一般性代碼模型分析：

結(jié)論：開節(jié)點全部條件全部輸出線與描述，將得到<多路器輸出>結(jié)構(gòu)。

注意這里沒有鎖存器，雖然有不選信號，但這些不選信號被多路器屏蔽。

編輯：jq