浅谈条件语句的可综合性

条件语句的可综合性

HDL语言的条件语句与算法语言的条件语句，最大的差异在于：

1.不管条件：当前输入条件没有对应的描述，则该条件为不管条件（Don’tCare）。对应不管条件的信号称为不管信号

2.不选条件：多个条件分支中，未获得当前输入条件指向的分析，称为不选条件（Don’tSelect）。对应的信号称为不选信号。

不管不选发生时，HDL的综合器，将尽量维持原值，并且得到额外的生成结构。若无法用生成结构维持原值，则直接报错。根据行为语句的开节点ON/闭节点CN描述；部分条件PC/全部条件FC；以及条件分支的输出是否具有同名信号（线与WAND）或不同名信号（非线与Not_WAND），综合器将得到不同的处理结果。

开节点全部条件全部分支非线与描述

此时，全条件描述导致没有不管条件和不管信号。但全部分支非线与（即每一个条件分支语句输出不同名信号），将导致不选信号。对于不选条件不选信号，EDA将维持原值。生成结构为锁存器。

条件译码逻辑：

RTL视图：（QuartusII）

这里的译码逻辑为：

一般性的代码模型分析：

左侧为代码块，全条件描述不存在不管条件，全部分支非线与存在不选条件和不选信号，EDA需要为这些不选信号生成锁存器，用于维持原值。右侧为其代码模型：

结论：开节点全部条件全部输出非线与的HDL描述，将得到的结构

闭节点全部条件全部分支非线与描述

综合分析：

1.闭节点描述将导致生成寄存器

2.全部条件描述，使得此时不存在不管条件

3.全部分支输出非线与，将导致不选条件/不选信号。这些不选信号需要维持原值。

4.由于此时已经输出末端已经得到有记忆的寄存器，因此综合器此时将使用这些生成寄存器维持原值（不选信号）

例如：

RTL视图（QuartusII）：

这里译码逻辑为：

关于使用寄存器维持原值（不选信号/不管信号）：

寄存器维持原值需要遵循两个互相矛盾的综合原则：

1.优化原则：寄存器使用其使能端维持原值，将导致时钟信号的路由产生逻辑，或者说时钟信号被加工，最终导致时钟偏斜参数的恶化，影响系统的最高速度。因此，综合器将尽量避免寄存器使用使能端。

2.原创原则：综合器根据代码模型分析，和实际的物理实现，必然需要对已经的描述的代码进行加工和修改，最典型的例子就是生成结构（生成锁存器，生成寄存器）。但过多的生成结构，将导致最终实现的电路可能与设计者的愿望相悖。因此，综合器将尽量避免生成结构。

除了使用使能端维持寄存器原值，另一个产生生成结构的方法则是多路器闭环：

一般性的代码模型分析：

结论：闭节点全部条件全部分支输出非线与描述，将得到的结构。注意此时综合器在寄存器维持原值时，可能产生时钟优化原则和原创原则的选择。

5.3开节点全部条件全部分支线与描述

综合分析：

1.全部条件避免了不管条件

2.全部分支线与（所以分支输出同名信号），综合器为了避免短路，将生产多路器。

注意此时没有生成锁存器。

RTL视图：

一般性代码模型分析：

结论：开节点全部条件全部输出线与描述，将得到<多路器输出>结构。

注意这里没有锁存器，虽然有不选信号，但这些不选信号被多路器屏蔽。

编辑：jq