簡介

邏輯綜合中的rewrite算法是一種常見的優(yōu)化算法，其主要作用是通過對邏輯電路的布爾函數(shù)進行等效變換，從而達到優(yōu)化電路面積、時序和功耗等目的。本文將對rewrite算法進行詳細介紹，并附帶Verilog代碼示例。

一、算法原理

rewrite算法的核心思想是通過布爾代數(shù)中的等價變換來達到電路優(yōu)化的目的。具體而言，算法將電路的原始布爾函數(shù)通過一系列等價變換轉(zhuǎn)化為更簡單的布爾函數(shù)，從而達到優(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)則庫中定義的等價變換規(guī)則，將原始布爾函數(shù)轉(zhuǎn)化為一個或多個新的布爾函數(shù)；
3. 對新的布爾函數(shù)重復上述步驟，直到布爾函數(shù)無法繼續(xù)化簡為止；
4. 輸出化簡后的布爾函數(shù)。

具體來說，rewrite算法通過一系列等價變換規(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。

通過這些等價變換規(guī)則，rewrite算法可以將一個布爾函數(shù)化簡為其最簡形式，從而達到電路優(yōu)化的目的。

3. 示例

假設(shè)我們有一個簡單的邏輯電路，其功能等價于兩個輸入a和b做異或運算，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算法對這個電路進行優(yōu)化，從而得到一個更為簡單的電路。

具體來說，我們可以應(yīng)用一個rewrite規(guī)則：將異或門替換為兩個AND門、一個OR門和兩個NOT門的等效電路。下面是應(yīng)用這個規(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模塊來實現(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

通過這個優(yōu)化，我們將一個異或門轉(zhuǎn)化為了兩個AND門、一個OR門和兩個NOT門的電路結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了對電路的優(yōu)化，事實上這是一個反向的優(yōu)化。當然，這只是一個簡單的例子，實際應(yīng)用中rewrite算法的規(guī)則和應(yīng)用方法可能會更加復雜和多樣化，需要根據(jù)具體的設(shè)計需求和約束來確定。同時，需要注意電路優(yōu)化可能會對電路的性能、功耗、可靠性等方面產(chǎn)生影響，需要進行綜合分析和評估。