13条FPGA基础知识，构建你的“逻辑观”13

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13、流水线

流水线设计是经常用于提高所设计系统运行速度的一种有效的方法。

为了保障数据的快速传输，必须使系统运行在尽可能高的频率上，但如果某些复杂逻辑功能的完成需要较长的延时，就会使系统难以运行在高的频率上，在这种情况下，可使用流水线技术，即在长延时的逻辑功能块中插入触发器，使复杂的逻辑操作分步完成，减小每个部分的延时，从而使系统的运行频率得以提高。流水线设计的代价是增加了寄存器逻辑，增加了芯片资源的耗用。

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如某个复杂逻辑功能的实现需较长的延时，可将其分解为几个（如3个）步骤来实现，每一步的延时变小，在各步间加入寄存器，以暂存中间结果，这样可大大提高整个系统的最高工作频率。

设计综合到不同器件的最高工作频率

流水线设计的关键在于整个设计时序的合理安排，前后级接口间数据流速的匹配。如果前后级流量相等，前级输出直接可作为后级输入，前级流量大于后级时，则需要增加缓存，前级流量小于后级时，则需要通过逻辑复制，串并转换等方式将数据分流，或者前级存储后输出到后级进行处理。

流水线的思想：复制了处理模块，用面积换速度。

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为了保障数据的快速传输，必须使系统运行在尽可能高的频率上