verilog 面积优化

已于 2024-12-08 09:28:18 修改
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分类专栏： FPGA学习之知识体系进阶理论篇 文章标签： fpga开发
于 2024-08-25 22:45:17 首次发布
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面积优化

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前言

面积优化就是尽可能的减少门电路资源的消耗

一、优化技巧

1.1 操作符方面的节省

1.1.1 运算符的使用

尽可能的只使用
：+
：-
：*
：>>
：<<

1.1.2 操作符平衡

用括号来乘，如result <= (ab)(c*d);如果不加括号，则会消耗更多的乘法器

但是，尽量别用乘，用ip都行；

1.1.3 打破流水线

插入流水可以优化速度，也可以去掉流水优化面积。

t**ip:**利用硬件本身的特性，比如有些乘法器，本身内部就有寄存器，那么就不需要再加一级寄存器

1.1.4 资源共享

功能的共享
第一种：
互斥的功能函数中共享操作运算符：类似于时分复用。
比如，在选择语句中，有些符号并不是同时存在的，那么就可以节约其中一个符号

// 这里的加和减是在不同的情况下才出现
if(a==1)
	temp <=
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布线是指将模块内部的信号连接到FPGA芯片上的物理引脚。例如，将相关信号分布在相近的物理引脚上，这样可以减小时钟信号的传输时间。在FPGA开发中，写出高效的Verilog代码对于实现设计要求和提高FPGA性能至关重要。本篇文章将介绍一些常用的优化技巧，使得您的Verilog代码更加高效。它可以告诉布线器和时序分析器使用哪些物理引脚，以及信号到达这些引脚需要的时间。例如，使用有意义的变量名和注释，以及缩进代码结构等措施，都能让代码更具可读性。因此，应该尽量减少不必要的时钟触发，例如使用组合逻辑代替时序逻辑。
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最近在尝试优化一份代码的时序，其实个人对于时序优化还处于一知半解的状态。仅以此文记录一些自己感觉有效的或无效的方法。 其实说到底，本人所验证的方法主要还是来自网上的各种大佬的博客。 首先，我们要知道，衡量一个FPGA系统设计的两个重要指标是吞吐量和延迟。吞吐量指系统每一个时钟周期内能够处理的数据数量，而延迟则指数据从输入系统到输出系统总共所需要的时间。 由于我是通过综合的结果来判断时序优化是否成功，所以，我所理解的时序优化就是减少综合之后产生的违例，分为setup违例和...
Verilog设计思路08——关键设计问题资源优化策略（附源码）
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在Verilog设计中，资源优化是确保硬件实现高效运行的关键。优化策略包括逻辑结构优化、资源共享与复用技术。逻辑结构优化方面，应避免锁存器生成，确保条件分支完整；通过算术运算符强度缩减（如用移位代替乘除法）减少逻辑门消耗；采用格雷码或One-Hot编码优化状态机，降低状态跳变的逻辑复杂度。资源共享与复用技术则通过时分复用（TDM）共享运算单元、参数化模块复用、存储资源共享、逻辑运算符复用和状态机编码复用等方式，减少资源消耗。
FPGA 学习系列（10）：Verilog 高级特性与最佳实践
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在 Verilog 中，使用parameter关键字可以定义常量值，从而使模块更加灵活和可复用。通过参数化设计，模块可以根据不同的需求进行配置，避免了重复的代码。)(endmodule在这个例子中，WIDTH被定义为模块的参数，默认值为 8 位。这样，模块在实例化时可以根据需要动态改变宽度。generate语句用于根据条件生成不同的逻辑块，它在设计中可以帮助实现重复结构或条件编译。在多模块设计中，generate语句特别有用，它能在不同条件下生成不同的硬件结构。genvar i;generate。
Verilog代码优化技巧
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verilog设计的一些代码优化技巧
Verilog HDL优化简述
leemo的博客
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摘录自《Verilog HDL 综合实用教程》J.Bhasker著_孙海平译 Verilog HDL优化1、改写模型实现资源分配2、公共表达式3、代码移位4、公因子提取5、其他优化手段6、触发器和锁存器的优化6.1 消除触发器6.2 清除锁存器7、设计规模8、使用括号 1、改写模型实现资源分配 最初的示例会综合出3个加法器。 修改后的模型只产生一个加法器，且if语句隐含了连接在该加法器输入端的多路选择器。 2、公共表达式 3、代码移位 4、公因子提取 5、其他优化手段 6、触发器和锁存器的优化.
Verilog HDL代码优化技巧
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1、资源共享 资源共享主要是指在互斥(Mutually-Exclusive) 条件下（即不能同时运行）共享算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit)。 module test(a， b， c， sel， result); //相同运算符没有资源共享 input [7:0) a， b， c; input sel; output [8:0] result; reg [8:0] result; always @ (a or b or sel)begin if (sel) result = a
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当我们在FPGA中设计电路时，经常会遇到相似的逻辑单元，比如多个模块需要进行同样的计算操作。在传统的设计中，每个逻辑单元都会占用FPGA上的部分资源，导致面积和功耗的增加。而采用Verilog资源共享的方法，可以将这些相似的逻辑单元合并成一个单元，从而减少资源的使用。总之，Verilog资源共享是一种有效的优化FPGA设计的方法。通过合并相似的逻辑单元，可以降低功耗和面积的消耗，同时也可以提高设计的灵活性和可维护性。可以看到，我们需要实现4个单独的逻辑单元作为4位加法器的组成部分。
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verilog:一种资源节约型的BCD码转二进制码模块 上一篇文章分享了一种资源节约型（时间换资源）的二进制转BCD码的verilog代码写法（加3左移），本篇则介绍一种BCD码转换成2进制码的可综合verilog。 任务描述 首先，假设有一个40bit的BCD码data_bcd[39:0] ，并任意设data_bcd = 40’h1234567980 ,现在要把它转换成32bit的二进制数data_bin[31:0]，有data_bin = 32’d1234567890。 原理方法 首先最容易想到的： (
FPGA verilog的编程心得－－-如何写代码减少逻辑单元的使用数量？
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verilog代码如果做好时序优化和数据准确的采样？
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时序优化和数据准确采样是数字集成电路设计的核心内容。通过以上策略，可以在Verilog代码中实现高效的时序优化和数据采样。在实际设计过程中，需要根据具体设计要求和硬件平台特性，灵活运用这些策略。同时，利用仿真工具和STA工具进行验证，确保设计满足时序要求。通过不断优化和改进，最终实现高性能、高可靠的数字集成电路设计。
verilog综合优化
03-08
### Verilog代码的综合优化方法 #### 选择合适的抽象层次 编写高效可综合的Verilog代码时，应优先考虑RTL（寄存器传输级）描述而非门级描述[^1]。高级别的抽象有助于工具更好地理解设计意图并应用更广泛的优化策略。 #### 避免组合循环 组合逻辑中的循环可能导致不可预测的结果以及难以调试的行为，在实际项目里应当尽量避免使用这样的结构来防止潜在的风险和不必要的复杂度增加[^2]。 #### 使用阻塞赋值语句代替非阻塞形式 对于纯组合路径上的操作建议采用`=`而不是`<=`来进行变量更新处理；这可以减少仿真时间并且让编译过程更加直观简单明了[^3]。 ```verilog // 不推荐的做法 always @(*) begin a <= b & c; end // 推荐做法 always @(*) begin a = b & c; // 对于组合逻辑, 应该使用 "=" 而不是 "<=" end ``` #### 减少状态机编码宽度 当定义有限状态机(FSMs)的时候，通过分析所有可能的状态数目从而选取最恰当的数据类型表示这些状态能够有效降低资源消耗量。例如，如果只有四个不同阶段，则只需两位二进制数就足够表达全部情况了[^4]。 #### 合理利用casez/casex指令 为了提高匹配效率，可以在条件判断部分适当运用带有通配符功能的关键字如`casex`(忽略X/Z值)`或者 casez `(仅忽略Z值)，这样不仅简化了源码书写方式同时也加快了运行速度[^5]。 #### 并行化多路分支控制流 尽可能把相互独立的任务安排在同一时刻执行以充分利用硬件特性达到加速目的。比如在一个完整的时钟周期内完成多个不相干的操作而不需要等待前一个结束之后再启动下一个[^6]。 #### 控制模块间的接口数量 过多的数据交换会带来额外开销甚至影响整体性能表现。因此要精心规划各个子单元之间的联系渠道力求简洁高效[^7]。 #### 注重面积与时序约束平衡 在追求更高频率的同时也要关注芯片尺寸大小方面的要求做到两者兼顾。可以通过调整关键路径延迟、插入缓冲区等方式实现这一目标[^8]。
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