VHDL 中的 If 语句：嵌套与多个条件

Question

这是我的代码的样子...（我知道它不能编译，它只是伪代码。）

signal  lowBound        :   std_logic_vector(15 downto 0);
signal  highBound       :   std_logic_vector(15 downto 0);
signal  result_01       :   std_logic_vector(15 downto 0);
signal  result_02       :   std_logic_vector(15 downto 0);
signal  result_03       :   std_logic_vector(15 downto 0);

...
p_state_machine: process(RESET, CLK)
    if (RESET = '1') then
        ...
    elsif (rising_edge(CLK_I)) then
        case currentState is
            when ...
            ...
            when OUTPUT =>
                -- check if results are within interval bounds
                -- option 1
                if ((result_01 > lowBound) AND (result_02 > lowBound) AND (result_03 > lowBound) AND ...) then
                    ...
                end if;

                -- option 2
                if ((result_01 > lowBound) then
                    if ((result_02 > lowBound) then
                        if ((result_03 > lowBound) then
                            ...
                        end if;
                    end if;
                end if;
        end case;
    end if;
end process;

如您所见，我有一个状态机，希望在最后一个状态“输出”中输出结果 1-3，但前提是它们在给定的间隔范围内。所以现在我有 6 个条件需要检查。如果全部为真，我输出结果 1-3；如果至少有一个是假的，我想设置一个错误标志。

我正在使用 25MHz 的 Xilinx 开发板，但我希望拥有一个能够处理更高频率的稳健设计。

所以现在我的问题...检查结果 1-3 是否在给定范围内的最佳方法是什么？ 1. 我知道有多种选择，但哪一种是最好的，尤其是在考虑时机时？ 2. 我的代码中的选项 1 和 2 是否转换为相同的硬件，还是有区别？ 3. 因为我处理的是 16 位向量，所以在状态机之外的单独（并行）进程中检查这些条件对我来说更好吗？ （我想有 6 个嵌套的 16 位比较可能会导致时间问题！？）

我对 VHDL 相当陌生（刚毕业），非常感谢您的帮助。谢谢:)

Answer 1

在大多数设计中，挑战在于编写功能正确的代码，因此满足时序目标是微不足道的。对于 25 MHz 和以上 6-10 倍的设计，并且使用您展示的代码，无论您如何编写，设计通常无需任何特殊努力即可满足时序要求。

因此，编写代码使其易于阅读和审查，并让工具处理实现所需的频率。在工程方面，这是处理非关键代码的好方法，因为它可以为设计的关键部分腾出时间。

对于您是否在流程之外设定条件的问题，那么时机明智并不重要。如果该工具不对相同的结果重复使用比较结果，而是为每个结果实施单独的比较，它可能会稍微减小大小。但同样，在现代 FPGA 中，与 >（实际上是减法）进行 16 位比较在上述频率下远非时序关键。另请注意，所有比较都可以并行进行，因为比较是独立的。