Стартовая инициализация регистров., Есть ли необходимость задавать стартовое значение ? Опции

[Flip-fl0p]

Приветствую Уважаемые посетители форума.
Возникло некоторое недопонимание процесса инициализации регистров.
Ни для кого не секрет, что по-умолчанию в ПЛИС от Intel(Altera) регистры инициализируются нулями.
Для примера возьмем простейший 8 разрядный регистр.
На технологической карте(то, как физически схема располагается в ПЛИС) этот регистр выглядит таким вот образом:


Тут все просто и понятно: входные буфера (ячейки ввода\вывода) и собственно сами регистры. Всё как и должно быть.
По желанию разработчик может задать регистрам стартовое значение.
Например на языке VHDL это можно сделать следующим образом:

Код

SIGNAL REG : STD_LOGIC_VECTOR(WIDTH-1 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0');

В случае, если регистры инициализируются нулями, на технологической карте ничего не меняется.
Но вот если мы хотим инициализировать регистры единицами:

Код

SIGNAL REG : STD_LOGIC_VECTOR(WIDTH-1 DOWNTO 0) := (OTHERS => '1');

то технологическая карта выглядит совершенно по-другому:


Если копать ещё глубже и смотреть какие блоки физически задействованы(через Resource Property editor), то там ясно видно, что данные действительно проходят через дополнительный слой логики. Наиболее вероятно, что данный слой логики появился как раз для того, чтобы инициализировать регистры единицами.
Если честно, я бы и не обратил на это внимание если бы не отчет TimeQuest: регистр, который инициализируется единицами будет работать на меньшей частоте, чем регистр который инициализуиреся нулями.
В связи с этим возник закономерный вопрос, так ли необходима стартовая инициализация регистра ? Не правильнее ли разрабатывать проект таким образом, что после старта ПЛИС логика начального сброса (например сигнал locked от PLL) будет удерживать схему в сбросе, и как следствие система автоматически примет то начальное состояние, которая и должна.
Хотелось бы услышать мнение более опытных коллег.

[gin]

По поводу нужности или не нужности сброса:
Я придерживаюсь мнения, что он нужен всем без исключения триггерам в ПЛИС. Тогда можно говорить о том, что в каждый момент времени состояние и логика точно определены. Очень опасно сбрасывать только часть триггеров, а часть оставлять без сброса. Это может привести к непредсказуемой работе в дальнейшем.

[Flip-fl0p]

По поводу нужности или не нужности сброса:
Я придерживаюсь мнения, что он нужен всем без исключения триггерам в ПЛИС. Тогда можно говорить о том, что в каждый момент времени состояние и логика точно определены. Очень опасно сбрасывать только часть триггеров, а часть оставлять без сброса. Это может привести к непредсказуемой работе в дальнейшем.

А если есть какой-то автомат, где, например, есть состояние IDLE, в котором значения всех регистров определены ? Тогда получается достаточно сбросить только автомат в начальное состояние, а он в свою очередь сбросит всю остальную схему.

Сообщение отредактировал Flip-fl0p - Sep 13 2017, 08:13

[gin]

А если есть какой-то автомат, где, например, есть состояние IDLE, в котором значения всех регистров определены ? Тогда получается достаточно сбросить только автомат в начальное состояние, а он в свою очередь сбросит всю остальную схему.

В теории да, а вот на практике, если пропал клок, то может уже и не сбросить. Понятно, что не все регистры влияют на логику, и некоторые можно не сбрасывать и их состояние ни на что не повлияет. Но на мой взгляд, если сбросить все триггеры без исключения, то это гарантированно приводит схему в исходное и стабильное состояние. И после выхода из сброса она будет работать предсказуемо. Т.е. сбросом (и желательно асинхронным) вы гарантируете предсказуемость работы вашего устройства.

Сообщение отредактировал gin - Sep 13 2017, 08:30

[Golikov A.]

Т.е. сбросом (и желательно асинхронным) вы гарантируете предсказуемость работы вашего устройства.

Не всегда и не везде. Замечу что асинхронный сброс все же требует синхронного снятия, о чем многие забывают. Опять же регистры пересинхронизаторы могут вызывать ошибки работы при заведении на них сброса.