yosys综合的开始于frontend,比如read_verilog,其读入原始verilog设计文件,并转化为yosys内部的表述格式(RTLIL),那么它是如何做到转化的?其中涉及大家在编译原理课程中讲述的内容: 词法分析、语法分析、语义分析、中间语言。
最基础的就是词法分析,词法分析也称为 分词 ,此阶段编译器从左向右扫描源文件,将其字符流分割成一个个的 词 ( token 、 记号 ,后文中将称为 token )。所谓 token ,就是源文件中不可再进一步分割的一串字符,类似于英语中单词,或汉语中的词。
编译器中的 token 中一般用一个 struct 来表示,比如:
typedef enum {
T_IF, T_WHILE, T_ADD, T_INTCONSTANT,
T_STRINGCONSTANT, T_IDENTIFIER, ...
} TokenType;
typedef struct _Token {
TokenType type;
union {
char *stringval;
int *intval;
double *doubleval;
} value ;
} TokenRecord;
词法分析器每扫描到一个完整的 token 后,立即 在链表中插入新建一个 TokenRecord ,将此 token 的类型记录在新插入的TokenRecord结构的 type 域中,将其字面值记录在 value 域中,然后接着扫描下一个 token 。
分词扫描一般采用正则表达式匹配扫描法,正则表达式 (Regular Expression ,常简写为 regex 、 regexp 或 RE ),又称 正规表示式 、 正规表示法 、 规则运算式 ,是 计算机科学 的一个概念。
正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的 字符串 。正则表达式一般都采用一些简写的方式,规则较多,这里只列举最常见的规则:
1)特殊字符
以下个字符:* [ ] ^ $ . | ? * + ( ) 被保留作特殊用途,如果想使用这些字符的字面值,需要在前面加反斜杠 “\” 转义。另外,非打印的字符或者有特殊含义的不便书写的符号可以通过在前面加 “\” 转义,如 \n 和 \t 分别表示换行符和制表符。
2)字符集
例如:[abferx] ,用方括号括起来的字符,表示匹配这些字符中的其中一个,相当于 (a|b|f|e|r|x) 。方括号内的特殊字符不需要转义( [ ] - ^ 除外),如 [af({] 表示 匹配 “a”, “f”, “{”, “(” 中的其中一个。方扩号内可以使用 “-“ 来定义一个范围,且可以定义多个范围,如 [0-9] 表示匹配单个数字, [a-zA-Z] 表示匹配单个字母。
3)取反字符集
例如:[^abc] ,在方括号内的第一个字符为 ^ ,表示这是一个取反字符集,表示匹配一个不在方括号内部的字符。
4)*、?和+
* 表示匹配前面的字符、或者由括号括起来的表达式、或者方括号括起来的字符集,匹配0次 或多次;
? 表示匹配前面的字符、或者由括号括起来的表达式、或者方括号括起来的字符集,匹配0次或1次;
+ 表示匹配前面的字符、或者由括号括起来的表达式、或者方括号括起来的字符集,匹配1次或多次。
5)”.” 通配符
. 表示匹配除换行符外的任意字符一次。
6){n}
n 是一个非负整数,表示精确匹配 n 次。例如,'o{2}' 不能匹配 "Bob" 中的 'o',但是能匹配 "food" 中的两个 o
7){n,}
n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如,'o{2,}' 不能匹配 "Bob" 中的 'o',但能匹配 "foooood" 中的所有 o。'o{1,}' 等价于 'o+'。'o{0,}' 则等价于 'o*'。
8){n,m}
m 和 n 均为非负整数,其中n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。例如,"o{1,3}" 将只匹配 "fooooood" 中的前三个 o。'o{0,1}' 等价于 'o?'。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。
9)定位符
定位符能够将正则表达式固定到行首或行尾,这些正则表达式出现在一个单词内、在一个单词的开头或者一个单词的结尾。定位符用来描述字符串或单词的边界,^和$分别指字符串的开始与结束,\b描述单词的前或后边界,\B表示非单词边界。
正则表达式的限定符有:
^ | 匹配输入字符串开始的位置。如果设置了 RegExp 对象的 Multiline 属性 ,^ 还会与 \n 或 \r 之后的位置匹配。 |
$ | 匹配输入字符串结尾的位置。如果设置了 RegExp 对象的 Multiline 属性 ,$ 还会与 \n 或 \r 之前的位置匹配。 |
\b | 匹配一个字边界,即字与空格间的位置。 |
\B | 非字边界匹配。 |
10)选择、反向引用....
举例演示:
[0-9]+
+前面是[0-9],表示是至少匹配[0-9]一次,整个意思就是当输入是整数时匹配成功,表示找到了一个整数
[0-9]+\.[0-9]*
表示找到了一个小数,其分为为三段, [0-9]+ 和\.和[0-9]*
此处.不是代表任意一个字符,就是小数点的意思,故使用了转义\
[1-9][0-9]*
可以匹配1、21、321、6089....,但不匹配0
\”[^\”]*\”
匹配一个字符串
标识符 : [_a-zA-Z][_a-zA-Z0-9]*
runoo+b,可以匹配 runoob、runooob、runoooooob 等,+ 号代表前面的字符必须至少匹配出现一次(1次或多次)
runoo*b,可以匹配 runob、runoob、runoooooob 等,* 号代表前面的字符可以不匹配出现,也可以匹配出现一次或者多次(0次、或1次、或多次)。
colou?r 可以匹配 color 或者 colour,? 问号代表前面的字符最多只可以匹配出现一次(0次、或1次)
yosys的实现原理上和编译器非常相似:普通编译器,比如c/c++,是把c/c++语言的程序翻译为机器码,而yosys是把原始输入的行为描述verilog设计,映射翻译为标准库或LUT等资源表述的结构性verilog语言,这种映射变换,首先就是词法分析、语法分析、语义分析、抽象语法树、中间语言,这些和普通编译器都是一样的,不同之处就在于yosys加入了各种逻辑优化、逻辑映射。
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