相同的输入和指令，但不同的延迟，如何？

Question

对于TI Tiva Launchpad，我编写了一个C代码，它将GPIO中的两个数字作为输入，然后将两个数字相加并输出结果。然后，我将FPGA板连接到Tiva启动板并给出两个数字，以便它们相乘并输出结果。我用4ns精度计算输出和输入之间的时间差（传播延迟）。延迟是以微秒为单位，所以4ns的精度是好的。然而，尽管我在每次测试时给出相同的输入模式，但每次测试的结果延迟都不同。代码是这样的，并且确实准确地找到所有输入的结果。

int main(void) {

unsigned int z = 0;
unsigned char flag = 66, temp, select, num1, num2, res;
unsigned char num1Mem, num2Mem, num1MemOld, num2MemOld;
unsigned char resOld = 0;
unsigned int numOfOps = 0;
//Setup Clock, PORTC and RGB LEDs
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_8|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_XTAL_16MHZ|SYSCTL_OSC_MAIN);

SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOB);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOE);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);

GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4);            //Select input
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7); //Inp 1 (num1)
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3); //Inp 2 (num2)

GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);           //LEDs
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTE_BASE, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);//Out LS 4 bit
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);//Out MS 4 bit


GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_4);                       //Push Buttons
GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_4, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);

select = 0;

while(1){


    num1    = (GPIOPinRead(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7)  & 0xF0) >> 4;
    num2    = (GPIOPinRead(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3)  & 0x0F);

    num1Mem = num1;
    num2Mem = num2;

    res = num1 * num2;
    break;


    GPIOPinWrite(GPIO_PORTE_BASE, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3, res);
    GPIOPinWrite(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, res);


    if(res == 0)
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3, 0x02);
    else if(res < 16)
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3, 0x04);
    else if(res > 15)
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3, 0x08);

}

return 0;  }

例如，我将输入从（0,0）更改为（3,5），结果输出从0变为15.我这样做几次，每次延迟稍有不同。我认为在不同情况下执行的所有指令必须完全相同，因此延迟（即周期数）必须相同，但实际情况不同。为什么？是否有可能或者我可以肯定地得出结论，我的延迟结果不可能是真的？

Answer 1

看起来你没有做任何事情来同步输入改变的时刻和while循环执行的地方。如果在while循环读取输入之前更改输入，则输出将相对快速地更改。但是如果在while循环读取输入之后更改输入，那么while循环必须完成当前迭代并循环回到开头并再次读取输入，然后才能看到输出变化。因此，您测量的延迟可能会因执行while循环一次所需的时间而异。