Práctica de diseño: de la especificación a una mayoría de tres entradas

Fije las condiciones antes de implementar

Construya un circuito con y=1 si al menos dos entradas a,b,c valen 1. Suponemos entradas 0/1 estables, igual peso para cada una y ausencia de memoria de entradas anteriores. «Exactamente dos» y «al menos dos» difieren en 111.

Cada término indica que una pareja de entradas vale 1. También puede factorizarse como $y=ab+c(a+b)$. La alternativa más rápida depende de las celdas y de los tiempos de llegada.

La mayoría coincide con el acarreo de un sumador completo

Lea cin como la tercera entrada c. cout es nuestra y; sum es la paridad^{iParidad Valor que indica si el número de bits a 1 es par o impar. La comprobación de paridad detecta un número impar de errores de bit, pero puede omitir un número par. Más información} impar. Comparar 001 con 111 revela el error de usar paridad como mayoría.

Construya el criterio de prueba desde la especificación

Copiar (a & b) | (a & c) | (b & c) como referencia puede duplicar el mismo error. Use una referencia aritmética basada en «al menos dos unos».

module voter3(input logic a, b, c, output logic y);
  assign y = (a & b) | (a & c) | (b & c);
endmodule

module tb;
  timeunit 1ns;
  timeprecision 1ps;
  logic a, b, c, y;
  int ones;
  voter3 dut(.*);
  initial begin
    for (int v = 0; v < 8; v++) begin
      {a, b, c} = v[2:0];
      #1;
      ones = int'(a) + int'(b) + int'(c);
      assert (y === (ones >= 2))
        else $fatal(1, "voter mismatch at %03b", {a,b,c});
    end
    $finish;
  end
endmodule

Ampliar cada bit a int evita confusiones de ancho en la aritmética de un bit. #1 permite que se actualice la lógica combinacional del banco de pruebas; no demuestra que el chip funcione en 1 ns.

Cambie la especificación y busque contraejemplos

Al añadir un permiso enable e, resulta $y=e(ab+ac+bc)$. Ahora hay cuatro entradas y la prueba exhaustiva requiere 16 combinaciones. Compruebe también por separado el invariante^{iInvariante Condición que debe cumplirse en toda ejecución permitida. Por ejemplo, la ocupación de una FIFO de profundidad 4 siempre está entre 0 y 4. Más información} de que con e=0 se ignoran a,b,c.