"这篇论文深入探讨了如何使用符合IEEE标准的Verilog仿真器进行高效、可综合的有限状态机(FSM)设计的基本原理。它着重介绍了使用一个或两个always块编码FSM的方法,特别是为什么推荐使用两个always块风格。论文还提到了一种高效的、Verilog特有的one-hot FSM编码方式,以及为什么要对FSM输出进行寄存的原理和技术。文中还讨论了关于错误状态编码、全案例(full-case)和并行案例(parallel-case)使用的误区。此外,它还涉及了与IEEE 1364-2001 Verilog标准、提议的IEEE 1364.1 Verilog综合互操作性标准以及Accellera SystemVerilog标准的合规性和改进内容。"
在设计高效的有限状态机时,关键在于选择合适的编码风格。传统的FSM编码通常使用一个always块,但在处理组合逻辑输出时,这种方法可能会导致同步问题和面积效率低下。论文中提到的两个always块风格可以解决这些问题,其中一个always块用于状态转移,另一个则用于计算输出。这种分离方法可以确保状态更新和输出计算之间的正确同步,从而避免竞争条件并提高综合结果。
one-hot编码是一种高效的Verilog FSM实现方式,它通过使能当前状态的单一位来表示状态,其余状态位均为0。这种编码方式可以简化状态解码逻辑,减少门级资源,并提高时序性能。论文会详细解释如何实施one-hot编码以及其优点。
FSM输出的寄存是另一个重要的考虑因素。在某些情况下,为了确保时序正确和数据完整性,可能需要将FSM的输出寄存。论文会阐述何时需要这样做,以及如何在Verilog中实现。
此外,论文还澄清了一些常见的误解,比如错误的州编码可能导致的不期望行为,以及全案例和并行案例在不同情况下的适当使用。全案例通常用于覆盖所有可能的状态,而并行案例则适用于并行处理多个条件的情况。理解这些概念对于编写清晰、无误的FSM代码至关重要。
最后,论文讨论了与现有和提议中的Verilog标准的兼容性,包括IEEE 1364-2001和1364.1,以及SystemVerilog标准。这些标准的遵循和扩展可以确保代码在不同的工具和流程中的一致性和可移植性。
总而言之,这篇论文是理解高效、可综合的Verilog FSM设计的关键资源,涵盖了从基本编码技术到高级优化策略的广泛内容,对于任何从事数字逻辑设计的人都是一份宝贵的参考资料。