MPSU/APS
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/MPSU/APS.git synced 2025-09-16 01:30:10 +00:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

Синхронизация с правками публикуемого издания (#101)

Browse Source 
* СП. Обновление предисловия

* СП. Обновление введения

* СП. Обновление лаб

* СП. Обновление доп материалов

* СП. Введение

* СП. Введение

* СП. ЛР№4, 15

* СП. Базовые конструкции Verilog

* Update Implementation steps.md

* СП. ЛР 4,5,7,8,14

* СП. ЛР№8

* Синхронизация правок

* СП. Финал

* Исправление ссылки на рисунок

* Обновление схемы

* Синхронизация правок

* Добавление белого фона .drawio-изображениям

* ЛР2. Исправление нумерации рисунка
This commit is contained in:
Andrei Solodovnikov
2025-02-12 17:53:52 +03:00
committed by GitHub
parent d251574bbc
commit 9739429d6e
168 changed files with 79781 additions and 961 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

16
Basic Verilog structures/Assignments.md
View File

@@ -7,7 +7,7 @@
Давайте разберемся что это за присваивания и почему необходимо руководствоваться этими правилами.
Начать придется издалека. Несмотря на то, что SystemVerilog является **языком описания аппаратуры**, он так же является и языком для верификации описанной аппаратуры (слово `Verilog` является объединением двух слов: `verification` и `logic` [2, стр. 24]). Для целей верификации в языке выделено целое подмножество конструкций, которые не могут быть использованы для описания аппаратуры — так называемое "_несинтезируемое подмножество языка SystemVerilog_". Разумеется, часть языка, которая может быть использована для описания аппаратуры ("_синтезируемое подмножество языка SystemVerilog_") тоже может использоваться в верификации.
Начать придется издалека. Несмотря на то, что SystemVerilog является **языком описания аппаратуры**, он так же является и языком для верификации описанной аппаратуры (слово `Verilog` является объединением двух слов: `verification` и `logic` [[2](http://archive.computerhistory.org/resources/access/text/2013/11/102746653-05-01-acc.pdf), стр. 24]). Для целей верификации в языке выделено целое подмножество конструкций, которые не могут быть использованы для описания аппаратуры — так называемое "_несинтезируемое подмножество языка SystemVerilog_". Разумеется, часть языка, которая может быть использована для описания аппаратуры ("_синтезируемое подмножество языка SystemVerilog_") тоже может использоваться в верификации.
Давайте для начала разберемся в том, как будут использоваться операторы присваивания при программном моделировании (так называемой симуляции) — одним из инструментов верификации. Разобравшись в поведении операторов во время симуляции, будет куда проще объяснить результат использования операторов при синтезе цифровой схемы.
@@ -43,7 +43,7 @@ _Листинг 1. Пример непрерывного и процедурно
**Непрерывное присваивание может быть использовано только вне программных блоков.**
Под "программными блоками" подразумеваются блоки `always` (всех типов) и `initial`. Есть и другие программные блоки, но в рамках данного курса лабораторных работ вы с ними не столкнетесь. Вообще говоря, синтаксис языка SystemVerilog допускает использование оператора `assign` внутри программного блока (так называемое "**процедурное непрерывное присваивание**")[[2, стр. 232]](https://ieeexplore.ieee.org/document/8299595), однако в рамках данного курса не существует ни одной ситуации, когда это может потребоваться и со 100% вероятностью будет ошибочно.
Под "программными блоками" подразумеваются блоки `always` (всех типов) и `initial`. Есть и другие программные блоки, но в рамках данного курса лабораторных работ вы с ними не столкнетесь. Вообще говоря, синтаксис языка SystemVerilog допускает использование оператора `assign` внутри программного блока (так называемое "**процедурное непрерывное присваивание**") [[2, стр. 256]](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102), однако в рамках данного курса не существует ни одной ситуации, когда это может потребоваться и со 100% вероятностью будет ошибочно.
В отличие от непрерывного присваивания, **процедурное присваивание может быть использовано только в программных блоках**.
@@ -89,7 +89,7 @@ _Рисунок 2. Пример цепочки неблокирующих при
2. Затем вычисляется значение `RHS` второго присваивания. Поскольку `a` еще не присвоили значение `5`, результатом `RHS` становится текущее значение `a` — 3. Присваивание этого значения сигналу `b` **откладывается** на потом.
3. Аналогичным образом вычисляется `RHS` третьего присваивания (`2`). Присваивание этого значения также **откладывается** на потом.
Так называемое "**потом**" наступает, когда завершается вычисление `RHS` всех неблокирующих присваиваний и завершение присвоений всех блокирующих присваиваний (однако "потом" все равно происходит в тот же момент времени, обратите внимание на значение времени на _рис. 2_). В стандарте SystemVerilog этот момент называется `NBA-region` (сокр. от "Non-Blocking Assignment region") [[2, стр. 61]](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102). Выполнение отложенных присваиваний происходит в том же порядке, в котором они шли в программном блоке. Подробнее о том как, работает событийная симуляция (event based simulation) в SystemVerilog, вы можете прочесть в стандарте [IEEE 1800-2023](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102) (раздел 4). Стандарт доступен бесплатно всем желающим по программе "IEEE GET Program".
Так называемое "**потом**" наступает, когда завершается вычисление `RHS` всех неблокирующих присваиваний и завершение присвоений всех блокирующих присваиваний (однако "потом" все равно происходит в тот же момент времени, обратите внимание на значение времени на _рис. 2_). В стандарте SystemVerilog этот момент называется `NBA-region` (сокр. от "Non-Blocking Assignment region") [[2, стр. 64]](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102). Выполнение отложенных присваиваний происходит в том же порядке, в котором они шли в программном блоке. Подробнее о том как, работает событийная симуляция (event based simulation) в SystemVerilog, вы можете прочесть в стандарте [IEEE 1800-2023](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102) (раздел 4). Стандарт доступен бесплатно всем желающим по программе "IEEE GET Program".
Таким образом, если `LHS` **блокирующего** присваивания используется в качестве операнда `RHS` любого другого последующего присваивания, это выражение будет иметь уже обновленное значение, что очень похоже на "_последовательное вычисление_".
@@ -280,7 +280,7 @@ _Рисунок 9. Симуляция модуля, описанного Лис
Выглядит как-то не по "сдвигово-регистерски". В чем же дело?
Как уже упоминалось ранее, программные блоки (коими являются блоки `always`) исполняются во время моделирования независимо друг от друга в недетерминированном стандартом порядке. На практике это означает то, что сперва может исполниться второй блок, потом третий, а потом первый — либо в любом другом порядке. Разработчик не может (и не должен) рассчитывать на порядок блоков `always` при описании схемы.
Как уже упоминалось ранее, программные блоки (коими являются блоки `always`) исполняются во время моделирования независимо друг от друга в недетерминированном стандартом порядке. На практике это означает, что сперва может исполниться второй блок, потом третий, а потом первый — либо в любом другом порядке. Разработчик не может (и не должен) рассчитывать на порядок блоков `always` при описании схемы.
Конкретно в данной ситуации, симулятор воспроизвел блоки ровно в том порядке, в котором они были описаны. Сперва `a` получил значение `in`, потом `b` получил обновленное значение `a`, затем `c` получил обновленное значение `b`.
@@ -337,7 +337,7 @@ _Рисунок 11. Схема, сгенерированная Vivado по оп
_Рисунок 12. Схема, сгенерированная Vivado по описанию из Листинга 6 после замены блокирующих присваиваний на неблокирующие._
Из прочтенного может сложиться впечатление, будто бы автор хочет показать, что блокирующее присваивание — это плохо, а неблокирующее — хорошо, однако это не так. Это просто два похожих инструмента, работающих разными способами, о которых должен знать профессионал, использующий эти инструменты.
Из прочтённого может сложиться впечатление, будто бы авторы хотят показать, что блокирующее присваивание — это плохо, а неблокирующее — хорошо, однако это не так. Это просто два похожих инструмента, работающих разными способами, о которых должен знать профессионал, использующий эти инструменты.
Одно и тоже описание, использующее разные типы присваиваний может привести к синтезу разных схем.
@@ -417,7 +417,7 @@ _Рисунок 14. Моделирование цепочки присваива
> Получается что для комбинационной логики нет разницы между блокирующим и неблокирующим присваиванием, после переходных процессов результат будет одинаковым?
И да и нет. С точки зрения синтеза схемы так и есть. Однако есть нюанс в случае моделирования схемы. Поведение комбинационной логики лучше моделирует блокирующее присваивание[[1, стр. 14]](http://www.sunburst-design.com/papers/CummingsSNUG2000SJ_NBA.pdf).
И да, и нет. С точки зрения синтеза схемы так и есть. Однако есть нюанс в случае моделирования схемы. Поведение комбинационной логики лучше моделирует блокирующее присваивание[[1, стр. 14]](http://www.sunburst-design.com/papers/CummingsSNUG2000SJ_NBA.pdf).
## Итоги главы
@@ -434,10 +434,10 @@ _Рисунок 14. Моделирование цепочки присваива
Кроме того, существуют следующие рекомендации и требования[[1, стр. 5]](http://www.sunburst-design.com/papers/CummingsSNUG2000SJ_NBA.pdf):
- _При описании как последовательностной логики, так и комбинационной в одном блоке `always` используйте неблокирующее присваивание._
- _Не смешивайте в одном блоке блокирующие и неблокирующие присваивания_ — стандарт допускает подобное описание, но оно затрудняет его чтение. Представьте, что читая описание схемы, вам бы постоянно приходилось держать в голове какие присваивания уже произошли, а какие только произойдут, чтобы понять как эта схема работает.
- _Не смешивайте в одном блоке блокирующие и неблокирующие присваивания_ — стандарт допускает подобное описание, но оно затрудняет его чтение. Представьте, что, читая описание схемы, вам бы постоянно приходилось держать в голове, какие присваивания уже произошли, а какие только произойдут, чтобы понять как эта схема работает.
- _Не смешивайте блокирующие и неблокирующие присваивания для одного и того же сигнала_ — стандарт это запрещает (для блоков `always_ff`, `always_comb`, `always_latch`).
## Список источников
1. [Clifford E. Cummings / Nonblocking Assignments in Verilog Synthesis, Coding Styles That Kill](http://www.sunburst-design.com/papers/CummingsSNUG2000SJ_NBA.pdf)
2. [1800-2017 - IEEE Standard for SystemVerilog--Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language](https://ieeexplore.ieee.org/document/8299595)
2. [1800-2017 - IEEE Standard for SystemVerilog--Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language](https://ieeexplore.ieee.org/document/10458102)