1.3 复杂逻辑模块的设计

复杂逻辑模块的设计

1.对于复杂的逻辑电路，其电路所描述的信息熵一定很高。

2.逻辑电路的复杂性通常有几点：
(1)内部组成结构复杂
(2)控制状态复杂，且高度耦合
(3)接口复杂，且信号数量众多
(4)模块数量巨大

3.针对以上面临的问题，在工程学的角度上讲，有以下解决方案：
(1)内部结构复杂：树状结构或网状结构进行消解
(2)接口复杂：简化为流量控制处理，使用成熟的通信协议设计降低难度
(3)控制状态复杂：通过控制流分解，按照主从状态细化的方法来降低单个组成单元的复杂度
(4)模块数量巨大：通过分类整理，使之条理化，清晰化

4.综上所述，任何复杂的逻辑设计最终可分为：
(1)结构化设计：对基本单元进行归类整理和层次化设计
(2)数据流设计：即基本功能的单元设计
(3)控制流设计：将层次化的基本单元进行梳理，最终形成全局电路控制

1.结构化的设计

芯片的结构化设计中最重要的一点：如何定义整体架构以及划分单元间的边界。在工程设计上要求“高内聚，低耦合，信息隐蔽”的基本原则。
架构划分的出发点通常包含：
(1)改善模块的独立性和并行性：本质是增加吞吐量，并降低实现难度
(2)改善EDA工具的运行时间或优化难度
(3)减少设计实现的面积

1.1结构化设计分类

1.顺序结构（数据流模型）：各个模块的输入、输出都互相独立，互不干扰；数据解耦最完全；能实现最大吞吐率和最大并行化，是设计中首要追求的目标。

2.树状结构（数据分发与汇聚模型）：典型的树状结构种，模块间只存在一个汇聚点，而子模块相互独立，互不干扰。整个树状结构只能由汇聚点输入或输出，整体充当一个节点与其他模块互联。这种结构适合在叶子节点较少时使用。

3.总线结构（总线模型）：在网状耦合的