一、什么是流水線

流水線設計就是將組合邏輯系統地分割，并在各個部分（分級）之間插入寄存器，并暫存中間數據的方法。 目的是將一個大操作分解成若干的小操作，每一步小操作的時間較小，所以能提高頻率，各小操作能并行執行，所以能提高數據吞吐率（提高處理速度）。

二、什么時候用流水線設計

使用流水線一般是時序比較緊張，對電路工作頻率較高的時候。典型情況如下：

• 1）功能模塊之間的流水線，用乒乓 buffer 來交互數據。代價是增加了 memory 的數量，但是和獲得的巨大性能提升相比，可以忽略不計。
• 2） I/O 瓶頸，比如某個運算需要輸入 8 個數據，而 memroy 只能同時提供 2 個數據，如果通過適當劃分運算步驟，將大操作分解成小操作就有可能每次只需要2個數據，使用流水線也會減少面積。
• 3）片內 sram 的讀操作，因為 sram 的讀操作本身就是兩級流水線，除非下一步操作依賴讀結果，否則使用流水線是自然而然的事情。
• 4）組合邏輯太長，比如(a+b)*c，那么在加法和乘法之間插入寄存器是比較穩妥的做法。

三、使用流水線的優缺點

1）優點： 流水線縮短了在一個時鐘周期內信號必須通過的通路長度，增加了數據吞吐量，從而可以提高時鐘頻率，但也導致了數據的延時。舉例如下：

例如：一個 2 級組合邏輯&#

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Verilog 流水线设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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