Превратите уравнение в спецификацию тракта данных

Определите, что гарантирует схема

Тракт данных хранит, выбирает и вычисляет значения. Контроллер определяет, какие значения перемещаются и когда. Это разные задачи проектирования, однако они не являются независимо выполняющимися программными задачами. На фронте тактового сигнала управляющие сигналы определяют обновления регистров; значения этих регистров становятся входами комбинационной логики в следующем такте. Уравнение без такого временного соглашения может дать правильное число для другой транзакции.

Наш небольшой вычислитель принимает беззнаковые восьмибитные операнды a и b и двухбитный код операции. Операция 0 складывает, 1 вычитает, 2 вычисляет AND, а 3 — XOR. Арифметические операции возвращают младшие восемь бит с отдельным признаком переноса при сложении или займа при вычитании. В дальнейших проектах также передаётся метка. Она не меняет вычисление, но идентифицирует входные данные, породившие результат, поэтому должна перемещаться вместе с ним.

При a=250, b=10 и ADD математическая сумма равна 260. На выходе получаем 4 с carry=1. Знаковая интерпретация или насыщение задали бы другое поведение. Не позволяйте случайному преобразованию в языке выбирать правило. Арифметика с циклическим переполнением может подходить счётчикам адресов, а вычисление яркости может требовать насыщения.

Выход АЛУ при снятом valid всё ещё может электрически изменяться; он не представляет транзакцию. Достоверный результат со старой меткой также ошибочен. Рассматривайте данные, метку и valid вместе. Для каждого выхода определите и смысл битов, и момент, когда потребитель может им доверять. Потактовые модели здесь проверяют функциональность и порядок, а не физические задержки вентилей. Переведите спецификацию в эталонную модель до выбора границ регистров для требуемой задержки или пропускной способности.