簡(jiǎn)介

邏輯綜合中的rewrite算法是一種常見(jiàn)的優(yōu)化算法，其主要作用是通過(guò)對(duì)邏輯電路的布爾函數(shù)進(jìn)行等效變換，從而達(dá)到優(yōu)化電路面積、時(shí)序和功耗等目的。本文將對(duì)rewrite算法進(jìn)行詳細(xì)介紹，并附帶Verilog代碼示例。

一、算法原理

rewrite算法的核心思想是通過(guò)布爾代數(shù)中的等價(jià)變換來(lái)達(dá)到電路優(yōu)化的目的。具體而言，算法將電路的原始布爾函數(shù)通過(guò)一系列等價(jià)變換轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的布爾函數(shù)，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。

二、算法流程

rewrite算法的流程如下所示：

1. 輸入電路的原始布爾函數(shù)；
2. 根據(jù)規(guī)則庫(kù)中定義的等價(jià)變換規(guī)則，將原始布爾函數(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)或多個(gè)新的布爾函數(shù)；
3. 對(duì)新的布爾函數(shù)重復(fù)上述步驟，直到布爾函數(shù)無(wú)法繼續(xù)化簡(jiǎn)為止；
4. 輸出化簡(jiǎn)后的布爾函數(shù)。

具體來(lái)說(shuō)，rewrite算法通過(guò)一系列等價(jià)變換規(guī)則將布爾函數(shù)轉(zhuǎn)化為其等效的形式，如下所示：

同一律： A+A=A； A*1=A；
零元素： A+0=A； A*0=0；
吸收律： A+AB=A； A(A+B)=A；
分配律： A*(B+C)=AB+AC；
德摩根定律： ~(A+B)=~A~B； ~(AB)=~A+~B；
布爾恒等式： A+~A=1； A*~A=0；
交換律： A+B=B+A； AB=BA；
結(jié)合律： A+(B+C)=(A+B)+C； A*(BC)=(AB)*C；
分配律的逆定理： (A+B)C=(AC)+(B*C)；
吸收律的逆定理： A+(AB)=A； A(A+B)=A。

通過(guò)這些等價(jià)變換規(guī)則，rewrite算法可以將一個(gè)布爾函數(shù)化簡(jiǎn)為其最簡(jiǎn)形式，從而達(dá)到電路優(yōu)化的目的。

3. 示例

假設(shè)我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯電路，其功能等價(jià)于兩個(gè)輸入a和b做異或運(yùn)算，輸出結(jié)果為c：

module xor_gate(input a, b, output c);assign c = a ^ b;
endmodule

我們可以使用邏輯綜合中的rewrite算法對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行優(yōu)化，從而得到一個(gè)更為簡(jiǎn)單的電路。

具體來(lái)說(shuō)，我們可以應(yīng)用一個(gè)rewrite規(guī)則：將異或門(mén)替換為兩個(gè)AND門(mén)、一個(gè)OR門(mén)和兩個(gè)NOT門(mén)的等效電路。下面是應(yīng)用這個(gè)規(guī)則后的Verilog代碼：

module xor_to_and_or(input a, b, output c);wire not_a, not_b, and_a_b, and_not_a_not_b, or_a_b;assign not_a = ~a;assign not_b = ~b;assign and_a_b = a & b;assign and_not_a_not_b = not_a & not_b;assign or_a_b = and_not_a_not_b | and_a_b;assign c = ~or_a_b;
endmodule

然后，我們可以在原始的xor_gate模塊中，使用新的xor_to_and_or模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化后的電路，如下所示：

module xor_gate(input a, b, output c);xor_to_and_or rule(.a(a), .b(b), .c(c));
endmodule

通過(guò)這個(gè)優(yōu)化，我們將一個(gè)異或門(mén)轉(zhuǎn)化為了兩個(gè)AND門(mén)、一個(gè)OR門(mén)和兩個(gè)NOT門(mén)的電路結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的優(yōu)化，事實(shí)上這是一個(gè)反向的優(yōu)化。當(dāng)然，這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，實(shí)際應(yīng)用中rewrite算法的規(guī)則和應(yīng)用方法可能會(huì)更加復(fù)雜和多樣化，需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求和約束來(lái)確定。同時(shí)，需要注意電路優(yōu)化可能會(huì)對(duì)電路的性能、功耗、可靠性等方面產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行綜合分析和評(píng)估。