将方程转化为数据通路约定

明确电路承诺的行为

数据通路负责存储、选择和计算数值，控制器决定哪些数值移动以及何时移动。这是两项不同的设计职责，但并不是独立运行的软件任务。在时钟沿到来时，控制信号决定寄存器如何更新；更新后的寄存器值在随后的周期中成为组合逻辑的输入。如果方程没有配套的时序约定，就可能为错误的事务算出正确的数值。

本课程的小型计算器接收无符号八位操作数 a 和 b，以及两位操作码。操作 0 表示加法，1 表示减法，2 表示 AND，3 表示 XOR。算术运算返回低八位，并另外给出加法进位或减法借位。后续项目还会携带标签。标签不影响计算，但它标识产生结果的输入，因此必须随结果一起传递。

当 a=250、b=10 且执行 ADD 时，数学上的和为 260，输出为 4，carry=1。若采用有符号解释或饱和运算，就会得到不同的约定。不要让编程语言中的意外转换替你决定策略。回绕运算可能适合地址计数器，而亮度计算可能需要饱和运算。

无效的 ALU 输出在电气上仍可能变化，但它不代表一个事务。有效结果若携带旧标签，同样是错误的。应将数据、标签和 valid 放在一起检查。对于每个输出，都要回答这些位表示什么，以及使用方何时可以信任它们。本课程的周期模型检查功能和顺序，不检查物理门延迟。在为延迟或吞吐率目标选择寄存器边界之前，先把约定转化为参考模型。