if-else RTL模型归纳

目录
一、基本RTL模型
1.if的模型
2.if-else if的模型
3.else 的模型
二、避免产生锁存-latch
1.latch的产生
2.消除latch
三、避免综合过度优化
1.过度优化的产生
2.避免过度优化的方法

一、基本RTL模型

1.if的模型

always@(*)begin
	if(cmd==2'b10)begin
		done	<= 2'b10
	end
end

RTL模型为一个比较器

2.if-else if的模型

always@(*)begin
	if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end if(cmd==2'b10)begin
		done	= 2'b10;
	end if(cmd==2'b11) begin
		done	= 2'b11;
	end
end

RTL模型为多个比较器，每个比较器的参考电压值为if-else if语句内比较的值

3.else 的模型

always@(*)begin
	if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end else begin
		done	= 2'b11;
	end
end

可将电路分为两级，第一级为N个比较器，当进入else的状况时，N路比较器输出全为0，再用这N路0进行组合逻辑产生else内部需要的结果
以上述代码为例，当cmd= =2’b0 | cmd= =2’b1 均不满足时，两路比较器输出均为0，可看作第一级电路；
然后，二号比较器的输出结果取反，接到done[0]=1’b1;
同时，二号比较器的输出结果作为mux的选通信号，地址0输出，输出内容为一号比较器的输出结果取反，即输出1，done[1]=1’b;
于是两路比较器的输出结果经过组合逻辑电路实现
else begin done =2’b11; end

二、避免产生锁存-latch

1.latch的产生

使用条件选择电路，如果不设置冗余项，会产生锁存，即latch

if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end if(cmd==2'b10)begin
		done	= 2'b10;
	end

锁存器可以理解为带复位与置位的寄存器，复位输出为0，置位输出为pre端连接值

2.消除latch

(1)if加else，case加default

if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end else begin
		done	= 2'b11;
	end

(2)赋初值

	done =2'b0;
	if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end if(cmd==2'b10)begin
		done	= 2'b10;
	end 

三、避免综合过度优化

1.过度优化的产生

在if-else if电路中有一种情况，综合时会被过度优化。当if -else if列举出所有的情况，并按照消除latch的思路加上冗余的else项后，会产生以下结果

	if(cmd==2'b00)begin
		done	= 2'b00;
	end else if(cmd==2'b01)begin
		done	= 2'b01;
	end if(cmd==2'b10)begin
		done	= 2'b10;
	end if(cmd==2'b11) begin
		done	= 2'b11;
	end else begin
		done	= 2’b00;
	end

此时仿真出来的结果已经不正常了，说明电路被过度优化。
产生优化的原因，猜测如下：根据生成else 电路的思路，四路比较器输出均为0，则需要用这4个0产生组合逻辑，得到done = 2’b00;
但是，done = 2’b00是if(cmd==2’b00)的结果，于是中间的三个比较器均被优化掉了。综合电路优化的规则是从第一级输入到输出，我们所需要的中间几个比较器反而被判定为冗余逻辑，而被优化掉了。

2.避免过度优化的方法

将带有优先级的if -else if改为多个并行的if块

	if(cmd==2'b00)begin
		done	<= 2'b00;
	end 
	
	if(cmd==2'b01)begin
		done	<= 2'b01;
	end 
	
	if(cmd==2'b10)begin
		done	<= 2'b10;
	end 
	
	if(cmd==2'b11)begin
		done	<= 2'b11;
	end

但这样一来，由于无法使用else设置冗余项，又会产生latch.
于是引用消除latch的思路2：赋初值

done <= 2’b00;
if(cmd==2'b00)begin
		done	<= 2'b00;
	end 
	
	if(cmd==2'b01)begin
		done	<= 2'b01;
	end 
	
	if(cmd==2'b10)begin
		done	<= 2'b10;
	end 
	
	if(cmd==2'b11)begin
		done	<= 2'b11;
	end

成功避免了过度优化与latch的问题。