原创 case与if…else优化（续）

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

         上回提到了if…else和case在某些情况下实现的结构完全一致，但是这次特权同学同样举一个例子。只不过这一次if…else和case所实现的结构却不一样。

//if…else实例

input clk;

input rst_n;

input close,wr,rd;

output[2:0] db;

reg[2:0] dbr;

always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin

    if(!rst_n) begin

        dbr <= 3'd0;

        end

    else begin

        if(close) dbr <= 3'b111;

        else if(rd) dbr <= 3'b101;

        else if(wr) dbr <= 3'b011;

        else dbr <= 3'd0;

    end

end

assign db = dbr;

//case实例

input clk;

input rst_n;

input close,wr,rd;

output[2:0] db;

reg[2:0] dbr;

always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin

    if(!rst_n) begin

        dbr <= 3'd0;

        end

    else begin

        case({close,rd,wr})

            3'b100: dbr <= 3'b111;

            3'b010: dbr <= 3'b101;

            3'b001: dbr <= 3'b011;

            default: dbr <= 3'd0;

            endcase

    end

end

assign db = dbr;

         对于上面两段代码，单从代码上分析，if…else是带优先级的，case是平行结构。下面看看结果是否这样?

         首先看资源消耗的情况。

//if…else

Resource    Usage

Total logic elements    3

-- Combinational with no register   0

-- Register only    0

-- Combinational with a register    3

Logic element usage by number of LUT inputs

-- 4 input functions    0

-- 3 input functions    2

-- 2 input functions    1

-- 1 input functions    0

-- 0 input functions    0

Logic elements by mode 

-- normal mode  3

-- arithmetic mode  0

-- qfbk mode    0

-- register cascade mode    0

-- synchronous clear/load mode  0

-- asynchronous clear/load mode 3

Total registers 3

I/O pins    8

Maximum fan-out node    close

Maximum fan-out 3

Total fan-out   17

Average fan-out 1.55

Resource    Usage

Total logic elements    3

-- Combinational with no register   0

-- Register only    0

-- Combinational with a register    3

Logic element usage by number of LUT inputs

-- 4 input functions    0

-- 3 input functions    3

-- 2 input functions    0

-- 1 input functions    0

-- 0 input functions    0

Logic elements by mode 

-- normal mode  3

-- arithmetic mode  0

-- qfbk mode    0

-- register cascade mode    0

-- synchronous clear/load mode  0

-- asynchronous clear/load mode 3

Total registers 3

I/O pins    8

Maximum fan-out node    wr

Maximum fan-out 3

Total fan-out   18

Average fan-out 1.64

         二者的资源消耗是存在差异的，那么二者的最终实现也一定是不一样的。下面再看看它们综合后的RTL视图。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

图1 if…else综合后RTL视图

图2 case综合后RTL视图

         从RTL视图看，二者实现的确确实实也是如我们早先所预期的，一个带优先级，一个并行处理。再看看最后布局布线后的结构吧。

图3 if…else布局布线后Technology Map Viewer

图4 case布局布线后Technology Map Viewer

         从最终的结构看，和RTL视图很接近。这两个实例代码所使用的if…else和case最终实现的结构是有差异的。从之前的实例分析看这并不稀奇，意外的是使用if…else实现的结构资源消耗居然比case要来得少（只是相对而言）。这样的结果似乎能够很好的反驳不少人提出的所谓“多用case语句，少用if…else语句，因为实现带优先级的结构比并行结构更耗费资源”的论断。特权同学提出这一点，并不是认为实现带优先级的结构更节省资源，而是想强调一点，任何代码的实现都不是绝对的，所谓好的代码风格也不是一层不变的，是需要设计者在实践中更多的具体问题具体分析。

         另外，补充一点，该例子中使用多个if…if…语句实现的结果会和case语句的结果一致。实例代码如下：

//if…if…实例

input clk;

input rst_n;

input close,wr,rd;

output[2:0] db;

reg[2:0] dbr;

always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin

    if(!rst_n) begin

        dbr <= 3'd0;

        end

    else begin

        dbr <= 3'd0;   

        if({close,rd,wr} == 3'b100) dbr <= 3'b111;

        if({close,rd,wr} == 3'b010) dbr <= 3'b101;

        if({close,rd,wr} == 3'b001) dbr <= 3'b011;

    end

end

assign db = dbr;