使用RTL进行硬件模型编程的局限性

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硬件模型编程，即Hardware Model Programming。在RTL抽象级别，硬件模型使用RTL代码描述。所谓编程指的是编写RTL代码。

 

程序 = 数据 + 算法

 

所以可以从两个方面来看硬件模型编程的局限性。

（以Verilog的RTL编程为例）

 

一. 数据能力

 

1. 数据表达能力

 

Verilog的RTL编码，数据只能使用一个个的wire和reg变量表达，没有高级的数据结构表达能力，用户无法自定义数据结构类型。

 

2. 数据获取能力

 

a. Verilog的RTL编码，数据存放在一个个的wire和reg变量中，无法一次性的获取一组数据。wire和reg所能存放的数据是十分有限的；

b. reg数组的代价高昂；

c. 除wire/reg数据类型外，无论是RAM/ROM，数据获取都不是实时的，需要等待数个clk之后，才能拿到想要的数据。这种交互方式较为复杂，需要使用状态机同步。

d. 为每一个逻辑单元提供RAM/ROM访问能力是可以的，但之后我们发现这样的每一个逻辑单元都成为了一个CPU或者一个核。使用一个具有全信息访问能力的核实现一段硬件逻辑，和在这个核上跑软件实现的同样一段逻辑，这两者之间需要权衡。

 

3. 数据存储能力

 

a. 存储临时数据的能力有限，比如需要临时存储一组数据或者一个表格。

 

二. 算法能力

 

1.表达能力

 

软件算法使用三种基本结构描述：顺序结构、选择结构、循环结构。硬件模型编程无法使用循环结构。

硬件模型的循环结构需要使用状态机控制，在多个clk之间进行循环。

 

2.时间限制

 

硬件逻辑最小单元的长度需要控制在一个clk内完成，不然则需要划分到多个clk内实现，并且使用状态机控制。