FPGA

面试时提到一个关于大计数器的问题

2020-02-04 10:13发布

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面试官问道针对一个大数分频器（比如1千分频1万分频）的计数器，有什么好方法可以节省一点资源？
当时想了很久，就说按实际分频用到多少位就分配几位，避免一些无用寄存器的使用。然后他摇了摇头，我向他请教，他说正确的是要把大计数器分拆成几个小计数器，溢出计数。他说这样子反转的位数就少，才可靠。
我当时纳闷了，你不是说要节省资源吗？怎么问题跑到这上面去了？
私底下思考了一下，请问大神：分拆成小计数器对节省资源来说有作用吗？按我理解用到几位就需要有几个寄存器，这是省不了的。
盼回复，谢谢！
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14条回答
kdurant
2020-02-05 06:43
本帖最后由 kdurant 于 2016-9-2 15:39 编辑

纯属胡扯，以altera为例：
  1. assign                  led = cnt[127];
  2. reg     [127:0]           cnt;

  4. always @(posedge clk or negedge rst)
  5. begin
  6.     if(~rst)
  7.         cnt <= 0;
  8.     else
  9.         cnt <= cnt + 1'b1;;
  10. end
复制代码
一个128bit的计数器，消耗资源
  1. Total logic elements        128 / 10,320 ( 1 % )
  2. Total combinational functions        128 / 10,320 ( 1 % )
  3. Dedicated logic registers        128 / 10,320 ( 1 % )
  4. Total registers        128
复制代码
  1. assign                  led = cnt2[63];
  2. reg     [63:0]           cnt1;
  3. reg     [63:0]           cnt2;

  5. always [url=home.php?mod=space&uid=72445]@[/url] (posedge clk or negedge rst)
  6. begin
  7.     if(~rst)
  8.         cnt1 <= 0;
  9.     else
  10.         cnt1 <= cnt1 + 1'b1;;
  11. end

  13. always @ (posedge clk or negedge rst)
  14. begin
  15.     if(~rst)
  16.         cnt2 <= 0;
  17.     else if(cnt1 == {64{1'b1}})
  18.         cnt2 <= cnt2 + 1;
  19. end
复制代码
拆分成2个64bit的计数器，消耗资源
  1. Total logic elements        149 / 10,320 ( 1 % )
  2. Total combinational functions        149 / 10,320 ( 1 % )
  3. Dedicated logic registers        128 / 10,320 ( 1 % )
  4. Total registers        128
复制代码

可见拆分为2个更小的计数器，消耗的资源反而更多了，比较cnt2需要多一个比较逻辑才能加

这么做只有一个理由，那就是减少了计数器的组合逻辑路径（减少了加法器的进位链级数），提高了Fmax
可以说是面积换速度吧

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