优化合成的FSM设计：无毛刺编码与脚本技巧

本文档深入探讨了在使用硬件描述语言（如Verilog）设计有限状态机（FSM）时，如何优化编码和脚本技巧以实现合成优化。作者Clifford E. Cummings来自Sunburst Design, Inc., 在SNUG-2000会议上提交的这篇备受瞩目的论文荣获了第二名，并被评为最佳论文。论文的核心内容聚焦于克服FSM设计中的毛刺（glitch）问题，尤其是在输出信号上。 首先，作者强调了一个常见的合成建议，即模块设计应包含输入的组合逻辑和输出的注册逻辑。在FSM设计中，状态触发的组合逻辑可能会导致输出信号不稳定，即所谓的毛刺，这在实际应用中是需要避免的。因此，作者提出了编写代码和脚本的最佳实践，旨在生成无毛刺的注册输出。 1. 引言部分介绍了在选择适合合成的编码风格时的考量。设计者需要考虑哪些风格能够与当前常用的合成技术良好协作，以确保最终设计能够在硬件实现时达到高效且无故障的性能。 论文接着讲述了两种特别推荐的编码风格： 1. **云式编码** (Cloud Coding): 这种编码方式将大部分计算逻辑放在模块输入端的组合逻辑部分，而状态相关的输出则通过注册逻辑进行处理。这种设计有助于减少状态转换时的输出变化，从而消除毛刺问题。 2. **梅拉（Mealy）状态转移与注册输出** (Mealy-style State Transitions with Registered Outputs): 作者还介绍了一种混合方法，即采用Mealy机器的传统状态转移逻辑，同时结合注册输出，确保在状态切换时输出稳定。这种方法在保持设计简洁的同时，解决了输出毛刺问题。 论文详细描述了如何在Verilog中实现这些技术，包括但不限于状态机的设计原则、代码模板、以及如何通过脚本自动化这些过程。此外，它还提供了一些实用的技巧和示例，以帮助读者在实际项目中应用这些优化策略。 这篇文章为设计者提供了宝贵的指南，帮助他们在编写Verilog状态机时，遵循合成优化原则，生成出无毛刺的输出，从而提升设计的性能和质量。对于那些寻求提高状态机设计效率和稳定性的人来说，这是一篇不容错过的参考资料。