Cómo es el código de los procedimientos convierte en un circuito?

Question

Con no de código de procedimiento, el circuito digital el código representa es relativamente obvio. Sin embargo, con el código de procedimiento, es difícil/imposible ver cómo se traduce en un circuito.

El único método que conozco para convertir una función en un circuito es describir en canónica disyuntiva forma normal. Sin embargo, haciendo esto para implementar incluso pequeñas cantidades de código de procedimiento requeriría una enorme cantidad de puertas.

Answer 1

En realidad es bastante fácil. Primero, todos los bucles se desenrolla (el código no es synthesizable si no pueden ser desdobladas) y todas las funciones y tareas en línea. Después de que sólo está a la izquierda, si el caso y las declaraciones y asignaciones (si es caso y las declaraciones son esencialmente el mismo). las sentencias if se pueden transformar en multiplexores con las condiciones en la selección de entradas. Por ejemplo

if (cond1) begin
   if (cond2)
      foobar <= expr1;
end else
   foobar <= expr2;

es el mismo

foobar <= cond1 ? (cond2 ? expr1 : foobar) : expr2;

(observe cómo el valor antiguo de foobar se utiliza en la cond1 && !cond2 caso). Por supuesto, hay un par de pasos adicionales para manejar el bloqueo de tareas asíncronas restablece, etc. Pero esta es la idea básica.

Recomiendo el uso de una herramienta de síntesis en simples fragmentos de código para aprender más acerca de la relación entre el código y el generado por el circuito. Usted puede utilizar de curso independientemente de la herramienta que está utilizando ya, pero yo no puedo escribir una respuesta a su pregunta sin mencionar Yosys, la Verilog herramienta de síntesis que he escrito. El comando yosys -p "proc;; show" test.v va a traducir el módulo de prueba.v a a RTL netlist y mostrar el circuito (necesidades de graphviz y xdot instalado). Esto, por ejemplo, transformar esto en este.

Actualización: Farhad Yusufali frecuentes en los comentarios acerca del bloqueo de las asignaciones.

Considere el siguiente código:

always @(posedge clk) begin
  a = x;
  if (b) begin
    c <= c + a;
    a = y;
  end
  d <= a;
  a = a + 1;
  e <= a;
end

ahora podemos escribir esto como dos siempre se bloquea con sólo desbloqueo de asignación como este:

always @* begin
  a_1 <= x;
  if (b)
    a_2 <= y;
  else
    a_2 <= a_1;
  a_3 <= a_2 + 1;
end

always @(posedge clk) begin
  if (b)
    c <= c + a_1;
  d <= a_2;
  e <= a_3;
end

I. e. siempre a se utiliza en el lado izquierdo de una asignación, nos movemos en la asignación para la asincrónico bloque y cambio a a a_<index>. Siempre a se utiliza en el lado derecho de reemplazar con la última a_<index> hemos creado. Cuando nos rama (como en if (b)) y crear un nuevo a_<index> en una de las ramas, entonces usted tiene que asegurarse de que la última asignación a una versión de a en cada rama va para el mismo índice, la adición de asignaciones adicionales, según sea necesario (tales como la asignación de a_2 en la rama else).

Esta notación de la sustitución de una variable con múltiples variables con índices de esta manera es una variación de lo que se conoce como la SSA forma en que el compilador de diseño de la comunidad.

Answer 2

Sin embargo, haciendo esto para implementar incluso pequeñas cantidades de código de procedimiento requeriría una enorme cantidad de puertas.

Que es exactamente el punto. Elevar el nivel de abstracción y el uso de una herramienta automáticamente sintetizar un procedimiento de bloque de código en una enorme cantidad de gates es el aumento de la productividad entregados por las herramientas EDA. Síntesis de las directrices de codificación en lugar de por lo que puede reducir un conjunto de procedimientos de tareas en forma canónica.

Answer 3

Una manera obvia para implementar el código de procedimiento como un circuito es tener el circuito de ser un procesador que ejecuta el código de procedimientos. De hecho, esto se hace a menudo, que es por eso que hay muchos microcontroladores por ahí.

Answer 4

Cambiarías código de procedimientos en una máquina de estado que ejecuta secuencialmente los pasos del procedimiento, en esencia, la creación de un regular de la CPU que tiene las instrucciones diseñado específicamente para ejecutar su programa.

Las optimizaciones se realizan tanto en el código de procedimientos para dar un mejor resultado de conversión y en el modelo de abstracción de hardware.