SoC芯片设计——为什么使用assign语句，来避免使用if-else或者case来设计电路。

0.介绍

对于一块芯片的设计，尤其是芯片CPU内核，为什么你写的代码，别人不敢用，功能正确，验证通过，综合，编译通过，为什么还是没有人会使用？答案很简单，一个主要原因是，你写出的code，性能不高，风险较高，不满足严谨的工业级的开发标准。

下面介绍一下，一个最基本的RTL编写原则——尽量使用阶梯式的assign语句来编写，代替if-else，case的编写。
虽然if-else，case有很多优势，如：

1. 有优先级顺序；
2. 件覆盖率容易debug，这点对于验证来说，能够更快的debug出条件的覆盖率等

1.if-else,case的潜在问题

那么if-else，case在实际的电路设计中：

1. 很少利用其优先级的顺序，绝大多数是并行选择电路；
2. if-else综合的电路并不利于后续时序和面积的优化，降低电路的性能
3. 并且if-else不能够传播不定态X，这一点对于后续电路，验证中，导致不定态被掩盖，从而诱导出致命错误。

2. 详细介绍if-else问题，使用Assign解决

1. Verilog的if-else不能传播不定态X
   对于一下代码片段，如果a的值为不定态，Verilog语法会将其a的值与a==0等效，从而out会选择in2，最终并没有将不定态传播出去。

if(a)
	out = in1;
else
	out = in2;

这种情况，有的人会说，那岂不是更好么，电路要的就是没有不定态，这个能够将不定态处理了，岂不是更好？
这种思想显然是错误的，并不符合设计的规范，并且在电路的仿真阶段，掩盖了前级电路不定态传播的风险，导致，在仿真阶段没有debug出来，造成芯片的错误。

改进的方法，推荐使用assign语句，如下所示:

assign out = a ? in2: in1;

按照Verilog的语法，则此电路会将不定态传播出去，在仿真阶段就能够发现电路的错误。
虽然，随着EDA工具的发展，很多eda工具都能能够将不传播不定态的情形强行传播出来，例如Synopsys VCS提供xprop选项。但是一方面不是所有的EDA工具又可以支持。

2. Verilog的case也不能传播不定态X，和上面的问题一样。
3. Verilog的if-else语法会被综合成为优先级选择的电路，面积和时序得不到优化

if(sel1)
	out = in1[3:0];
else if (sel2)
	out = in2[3:0];
else if (sel3)
	out = in3[3:0];
else
	out = 4'b0;

3.1 对于确实有优先级的逻辑设计
则更加推荐使用如下的设计形式：assign可以将其等效：

assign out = sel1 ? in1[3:0] :
		     sel2 ? in2[3:0] :
		     sel3 ? in3[3:0] :
		     4'b0;

此种可以规避不定态传播的问题，同时可以生成优先级电路。

3.2对于不需要优先级的逻辑设计
也推荐使用如下的设计形式，将其等效：

assign  out = ( 4{sel1}) & in1[3:0] ) |
			  ( 4{sel2}) & in2[3:0] ) |
			  ( 4{sel3}) & in3[3:0] ) |

使用assign语法编写 "与"和“或”逻辑一定能够保证综合生成并行选择电路

4. Verilog的case优先级选额电路
   Verolog的case语法也会被综合成优先级选择电路，面积和时序均得不到优化，
   虽然有的EDA工具可以提供注释，例如Synopsys parallel case和 full case 来时综合工具能够综合出并行选择逻辑，但是这样可以会造成前仿和后仿结果不一致的严重问题，从而产生重大的BUG。电路的开发中，一般尽量少用这些指引注释，并推荐等效的assign语法编写电路

3. 其他的Colding Style

电路设计一般分为数据通路、控制模块。因此，在数据通路的设计中，可以避免使用带有reset的寄存器，这样的设计方法会减少面积，并且能够优化时序。

因此，在数据通路的设计上，可以使用不带reset的寄存器，而只在控制通路上使用带reset的寄存器

最后

以上就是机灵春天为你收集整理的SoC芯片设计——为什么使用assign语句，来避免使用if-else或者case来设计电路。的全部内容，希望文章能够帮你解决SoC芯片设计——为什么使用assign语句，来避免使用if-else或者case来设计电路。所遇到的程序开发问题。

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