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Diseño RTL: rutas de datos y segmentación

Especifica los contratos numéricos y de ciclos, y después diseña una ALU, un controlador, una estructura segmentada y búferes ready-valid. Cuatro prácticas ejecutables con modelos de referencia comprueban los límites aritméticos, las detenciones, las FIFO y el orden antes de un proyecto final de cálculo en flujo.

Rutas de datosSegmentaciónReady-validFIFOVerificación funcional

Mi aprendizaje

Qué aprenderás

Distinguir los contratos de anchura, interpretación con signo, acarreo y desbordamiento
Planificar las transferencias entre registros, el control mediante FSM y la memoria síncrona
Calcular la latencia, el rendimiento y el intervalo de iniciación
Gestionar las detenciones ready-valid y los límites de las FIFO sin pérdidas
Crear comprobaciones con un marcador de referencia que cubran los riesgos y el reinicio
Verificar un proyecto final de cálculo en flujo con modelos independientes

Antes de empezar

Estos ejercicios del navegador usan modelos educativos; no compilan ni ejecutan HDL. Para ejecutar el código por separado, sigue la guía de Digital Design Studio para tu sistema operativo e inicia sesión cuando la operación lo requiera.

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Programa

Contratos numéricos y aritméticos
- Convierte una ecuación en un contrato de ruta de datosConcepto
  Especifica las anchuras, los eventos de aceptación y los resultados válidos junto con la operación aritmética.
- Anchuras, extensión de signo y desbordamientoConcepto
  Usa ejemplos numéricos para distinguir la interpretación, la extensión y la reducción de anchura.
- Práctica: modelo de referencia de una ALU de ocho bitsPráctica
  Comprueba ADD, SUB, AND, XOR, acarreo y préstamo en un ejecutable independiente.
- Comprobación: acarreo y desbordamiento con signoEvaluación
  Distingue los límites numéricos bajo las interpretaciones sin signo y con signo.
Transferencias entre registros y control
- Interpreta las transferencias entre registros en los flancos de relojConcepto
  Separa el estado anterior del siguiente y sigue cómo las habilitaciones conservan los valores almacenados.
- Planifica los recursos compartidos con una FSMConcepto
  Acumula cuatro valores con un sumador mientras defines las transiciones de estado y la captura.
- Contratos temporales para solicitudes y respuestas de memoriaConcepto
  Distingue las lecturas síncronas, las etiquetas retardadas y las colisiones en una misma dirección.
- Comprobación: conservar un resultado terminadoEvaluación
  Separa la entrega en DONE de la aceptación de la siguiente solicitud.
Temporización y rendimiento de la segmentación
- Almacena la transacción completa en los límites de las etapasConcepto
  Divide la aritmética de suma y escalado manteniendo alineados valid, la etiqueta y las anchuras.
- Latencia, rendimiento e intervalo de iniciaciónConcepto
  Calcula el retardo de una transacción por separado de la tasa sostenida de finalización.
- Práctica: sigue dos etapas y las burbujasPráctica
  Calcula el estado siguiente a partir del anterior y compara las etiquetas, los valores y los flancos de salida.
- Comprobación: qué significa II=1Evaluación
  Evita confundir el número de etapas con el rendimiento sostenido.
Control de flujo ready-valid
- Eventos de aceptación y estabilidad durante las detencionesConcepto
  Asigna responsabilidades al productor y al receptor y conserva las cargas útiles detenidas.
- Diseña un registro elástico de una posiciónConcepto
  Acepta en una posición vacía o sustituye un elemento consumido simultáneamente.
- Práctica: comprueba 1024 patrones de detenciónPráctica
  Ejercita la conservación, el reemplazo y el vaciado con todos los patrones ready de diez ciclos.
- Comprobación: contar una transacción detenidaEvaluación
  Distingue la duración de valid del número real de negociaciones.
FIFO y límites de los riesgos
- FIFO vacía, llena y transferencias simultáneasConcepto
  Separa la ocupación de los punteros y especifica el comportamiento de inserción y extracción en los límites.
- Dependencias, riesgos de recursos y reenvíoConcepto
  Compara detenciones y reenvío cuando una operación necesita un resultado anterior.
- Mantén la contabilidad de transacciones durante el vaciado y el reinicioConcepto
  Separa la cancelación de la entrega y alinea el estado de validez con las colas esperadas.
- Comprobación: reemplazo en una FIFO llenaEvaluación
  Calcula la ocupación y el orden para inserción y extracción simultáneas.
Verificación y calculadora en flujo
- Combina un marcador de referencia con invariantes localesConcepto
  Comprueba valores, orden, ocupación y estabilidad durante las detenciones a partir de las transacciones aceptadas.
- Práctica final: FIFO y calculadora en flujo de dos etapasPráctica
  Conecta una FIFO de entrada de profundidad dos, dos etapas elásticas y un marcador de referencia.
- Mide el rendimiento y revisa el diseñoConcepto
  Especifica ventanas de observación, diagnostica detenciones y delimita las pruebas del modelo.
- Comprobación final: detenciones sin pérdidas y drenajeEvaluación
  Combina aritmética, contabilidad del trabajo pendiente y condiciones de finalización.