三种条件判断方法"a?b:c", if , case综合出来居然一样？

steeven_lee

写了几段代码做比较，vivado RTL电路图看 a?b:c 和if结果一样复杂一些，case语句生成的电路最简单。但是，然而，综合后的电路图居然都一样，都是LUT查表就没了，真值表都一样。那么，差别呢？差别哪去了？

另外，比较了一下：
如果用always @(posedge clk) 会用到FDRE，多浪费一点资源。
用always输出z必须是reg, 而a?b:c判断就不需要，生成的电路却一样，这点怎么解释？

1. module MyTest(
   
2.     input clk,
   
3.     input [3:0] keys,
   
4.     output [3:0] leds
   
5.     );
   
6.    
   
7.     (* dont_touch="true" *) IfTest if_test(clk, keys[0],keys[3:2],leds[0]);
   
8. //    (* dont_touch="true" *) CaseTest case_test(clk, keys[0],keys[3:2],leds[1]);
   
9.     (* dont_touch="true" *) IfTest1 if_test1(clk, keys[1:00],keys[3:0],leds[2]);
   
10. //    (* dont_touch="true" *) CaseTest1 case_test1(clk, keys[1:0],keys[3:0],leds[3]);
    
11.     (* dont_touch="true" *) WireTest wire_test(clk, keys[1:00],keys[3:0],leds[1]);
    
12.     (* dont_touch="true" *) WireTest1 wire_test1(clk, keys[1:00],keys[3:0],leds[3]);
    
13. endmodule
    
14. 
    
15. module IfTest(input clk, input x, input [1:0] y, output reg z);
    
16.     //always @(posedge clk) begin
    
17.     always @(*) begin
    
18.         if (x == 0)
    
19.             z <= y[0];
    
20.         else
    
21.             z <= y[1];
    
22.     end
    
23. endmodule
    
24. 
    
25. module CaseTest(input clk, input x, input [1:0] y, output reg z);
    
26.     //always @(posedge clk) begin
    
27.     always @(*) begin
    
28.         case (x)
    
29.         0:    z <= y[0];
    
30.         1:    z <= y[1];
    
31.         endcase
    
32.     end
    
33. endmodule
    
34. 
    
35. module IfTest1(input clk, input [1:0] x, input [3:0] y, output reg z);
    
36.     //always @(posedge clk) begin
    
37.     always @(*) begin
    
38.         if (x == 0)
    
39.             z <= y[0];
    
40.         else if (x==1)
    
41.             z <= y[1];
    
42.         else if (x==2)
    
43.             z <= y[2];
    
44.         else
    
45.             z <= y[3];
    
46.     end
    
47. endmodule
    
48. 
    
49. module CaseTest1(input clk, input [1:0] x, input [3:0] y, output reg z);
    
50.     //always @(posedge clk) begin
    
51.     always @(*) begin
    
52.         case (x)
    
53.         0:    z <= y[0];
    
54.         1:    z <= y[1];
    
55.         2:    z <= y[2];
    
56.         3:    z <= y[3];
    
57.         endcase
    
58.     end
    
59. endmodule
    
60. 
    
61. module WireTest(input clk, input [1:0] x, input [3:0] y, output  z);
    
62.     assign z = x==0? y[0]: y[1];
    
63. endmodule
    
64. module WireTest1(input clk, input [1:0] x, input [3:0] y, output  z);
    
65.     assign z = x==0? y[0]: (x==1? y[1]: (x==2? y[2]: y[3]));
    
66. endmodule
    
67. 
    

复制代码

因为 a?b:c电路和if完全一致，图省掉。
综合后的电路图，没用时钟：

综合后的电路图，使用时钟：

综合前电路图，没用时钟。看着很复杂，综合后居然一样：

综合前电路图，用时钟：

dogbear2245

首先，可综合风格的代码里，有用always描述组合逻辑的写法。很显然你这几段都被综合成组合逻辑了（哪怕你定义的是reg型）。既然也是描述组合逻辑，显然综合出来和用assign是一样的。
其次，用always@（*）描述组合逻辑，要使用阻塞赋值。个人没见过你这种写法。
还有，你的case段写得也有毛病，没有default项，容易产生latch，这在RTL级设计里是不允许的。

dogbear2245

楼主，网上有一个文档，叫做《**可综合风格verilog**》，这是个好东西，可以快速上手RTL级设计，事半功倍。
不建议在不可综合风格的verilog语法上耗费太多精力。
个人建议哈~~~

steeven_lee

楼主，网上有一个文档，叫做《**可综合风格verilog**》，这是个好东西，可以快速上手RTL级设计，事半功倍。 ...
dogbear2245 发表于 2017-3-11 14:57

                               
登录/注册后可看大图

非常感谢，@(posedge clk)我也测试了，四张图里面两张是有时钟的。代码是后面测试组合逻辑修改后的，等下我加上去，避免误会。有时钟的话多一个FDRE器件。


网上那个文章拜读过，感觉有些不对，在github上有个项目ip-cores项目，@(posedge)下面用阻塞非阻塞赋值的项目都有，感觉是都可以用，只要风格一致。效率上讲非阻塞要高，但是写复杂逻辑是不是需要要阻塞赋值？

下面是个阻塞赋值的例子：
https://github.com/steevenlee/ip-cores/blob/communication_controller_documented_verilog_uart/uart.v

steeven_lee

楼主，网上有一个文档，叫做《**可综合风格verilog**》，这是个好东西，可以快速上手RTL级设计，事半功倍。 ...
dogbear2245 发表于 2017-3-11 14:57

                               
登录/注册后可看大图

非常感谢，@(posedge clk)我也测试了，四张图里面两张是有时钟的。代码是后面测试组合逻辑修改后的，等下我加上去，避免误会。有时钟的话多一个FDRE器件。


网上那个文章拜读过，感觉有些不对，在github上有个项目ip-cores项目，@(posedge)下面用阻塞非阻塞赋值的项目都有，感觉是都可以用，只要风格一致。效率上讲非阻塞要高，但是写复杂逻辑是不是需要要阻塞赋值？

下面是个阻塞赋值的例子：
https://github.com/steevenlee/ip-cores/blob/communication_controller_documented_verilog_uart/uart.v

steeven_lee

首先，可综合风格的代码里，有用always描述组合逻辑的写法。很显然你这几段都被综合成组合逻辑了（哪怕你定 ...
dogbear2245 发表于 2017-3-11 14:54

                               
登录/注册后可看大图

没注意到这里，谢谢~
一开始是用时序逻辑写的，后来改成组合逻辑，发现结果一模一样。代码就是最后的

harry_hust

其实不管你怎么设计，如果功能一样，那么综合工具综合出来的东西理论上都是一样电路，这就是综合工具的作用。
同样的设计用不同的描述方式，一个原因是为了可读性。
always@(*)可读性更好，能设计更复杂的组合逻辑，在设计状态机的时候都是用这个。
assign完全能实现上述功能，但要让别人看明白，费时费力。
建议先把这些东西区分看，理解综合的含义。