基于verilog hdl的模型优化

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于VerilogHDL的模型优化摘要本文基于模型优化的必要性，对使用VerilogHDL建模时可以运用的优化手段作了详细的阐述，对设计者具有一定的指导意义。关键词模型优化；综合；表达式每个设计者在进行Verilog建模时都会形成自己的设计风格，同一个电路设计，用Verilog描述可以写出许多逻辑上等价的模型，而大多数设计者考虑的主要是代码书写上的方便和功能上是否正确，对设计的模型是否最优化结构却考虑甚少，这样不

2、仅加重了逻辑综合的负担，影响综合效率，而且很可能会导致设计出的芯片未达到最优的面积和速度。因此，在Verilog建模时，很有必要进行模型优化。影响一个芯片性能的指标主要有两个：面积和速度。模型优化就是通过一定的手段对模型的结构进行调整、组合和精简，从而使设计出的芯片达到更小的面积和更快的速度。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果综合所生成

3、的逻辑易受模型描述方式的影响。把语句从一个位置移到另一个位置，或者拆分表达式都会对所生成的逻辑产生重大影响，这可能会造成综合出的逻辑门数有所增减，也可能改变其定时特性。因此，采取一定的手段可以实现对逻辑的优化。但是由于优化终点包含的两个方面面积和速度是互相矛盾的，优化一个方面必定影响另一个方面，而无法实现面积和速度都达到最优，这就需要设计者对两者进行权衡，看设计偏重于哪个方面，而采取不同的优化起点。下面分别从面积和速度两个方面对模型优化的手段进行介绍。提取公共子表达式如果条件语句的互斥分支中有公共子表达式，可以提取该公共子表达式。如下面的模型可

4、以提取公共子表达式：if(enable)P=A&(B+C)；elseQ=(B+C)

5、D；此模型中条件语句的互斥分支中都计算了表达式B+C，因此，应将该表达式提取出来放在条件语句之前进行赋值，新模型如下所示：Tmp=B+C；//引入一个临时变量if(enable)P=A&Tmp；elseQ=Tmp

6、D；这样，综合工具就会综合出一个加法器，而原来的模型则会综合出两个加法器。引申到一般情况，若在逻辑中找到有公共子表达式，就可以将该公共子表达式赋值给一个临时变量，然后用该临时变量来表示该公共子表达式，这样就可以减少综合出的ALU单元的数量，以实现面积的

7、优化。代码移位如果在循环语句内某个表达式的值在每次循环中都不变化，可以将该表达式移至循环之外。如下面的模型可以进行代码移位：P=……for(i=1；i资源共享资源共享是指在互斥条件下共享算术逻辑单元(ALU)的过程。如下面的模型：if(num>5)P=A+B；elseP=A-C；课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果如果不采用资源分配，算符

8、“＋”和“－”就会被综合成两个单独的ALU。而如果采用了资源分配，仅需一个ALU就可以实现“＋”和“－”这两种运算。这是因为这两种算符总是互斥地使用。此外还生成了一个多路选择器，用来从B和C中选择合适的量接到ALU的第二个输入端上。实际上，资源分配就是共享算符的过程。共享算符有以下几种可能的情况：(1)算符相同，运算量相同。如：A+B和A+B，这种情况同“提取公共子表达式”，显然必须共享。(2)算符相同，有一个运算量不同。如：A+B和A+C，这时需引入一个多路选择器，要进行面积与速度之间的权衡。(3)算符相同，运算量都不同。如：A+B和C+D，

9、这时需引入两个多路选择器，要进行面积与速度之间的权衡。(4)算符不同，运算量相同。如：A+B和A-B，可以将“＋”和“—”合成一个ALU单元，要共享。(5)算符不同，有一个运算量不同。如：A+B和A-C，这时需引入一个多路选择器，要进行面积与速度之间的权衡。(6)算符和运算量都不同。如：A+B和C-D，这时需引入两个多路选择器，要进行面积与速度之间的权衡。在共享ALU的时候，要在ALU的某个输入端引入多路选择器，这样会增加路径的延迟。因此，设计者应根据实际情况权衡是优化面积重要还是优化速度重要，如果是在“定时至上”的设计中，最好不要采用资源共享

10、。此外，对于复杂的运算单元，可以采用函数和任务来定义这些共享的数据处理模块，以减少器件资源的消耗，降低成本。消除触发器有些设计者为了图编写代码的方便，