コール順位4位のsound関数は元々サウンドFSMを構成しており、それを起動するだけなので、このままでOKです。

最後にコール順位6位のketa関数をリファクタします。これは元は10進4桁の数値を表示する関数であり、一桁ずつ10^nを引いて商を求めるものでした。従ってStmtを用いてループを構成しており、汎用FSM起動マクロでもうまく行きましたが、一方で内部変数への競合の回避が困難でした。

ChatGPTに相談したところ、組み合わせ回路で可能とのことで全面リファクタしたものです。

  // 14bit → BCD4（加算+比較のみ、組合せ）
   function Tuple4#(UInt#(4), UInt#(4), UInt#(4), UInt#(4)) dec4_dd (UInt#(14) x);
     Bit#(16) b16 = 0;  // [15:12]=千, [11:8]=百, [7:4]=十, [3:0]=一
     Bit#(14) bx  = pack(x);           // ★ UInt を Bit に変換してからビット参照
     for (Integer i = 13; i >= 0; i = i - 1) begin
       // 各桁 >=5 なら +3
       for (Integer n = 0; n < 4; n = n + 1) begin
         Bit#(4) nib = b16[n*4 + 3 : n*4];
         if (nib >= 5) nib = nib + 3;
         b16[n*4 + 3 : n*4] = nib;
       end
       // 左シフトして次ビットを流し込む
       b16 = { b16[14:0], bx[i] };
     end
     UInt#(4) d0 = unpack(b16[3:0]);
     UInt#(4) d1 = unpack(b16[7:4]);
     UInt#(4) d2 = unpack(b16[11:8]);
     UInt#(4) d3 = unpack(b16[15:12]);
     return tuple4(d3, d2, d1, d0);
   endfunction

よく見ると、dec4_dd関数には=は使われていますが、<=(レジスタ代入)は使われていません。これはdec4_ddには見かけはforループがあるものの、全てstaticに展開され、全体として組み合わせ回路になっていることがわかります。

最後にこれを用いてscoreとhigh_scoreを画面の特定の場所に表示する関数です。

   // Draw Score and High-score
   function Stmt scores;
      match { .s3, .s2, .s1, .s0 } = dec4_dd(score);
      match { .h3, .h2, .h1, .h0 } = dec4_dd(high_score);
      return (seq
         // display score
         if (score > high_score) high_score <= score;
         copyArea(zeroExtend(s3) << 3, 169, 38      , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(s2) << 3, 169, 38 +  8 , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(s1) << 3, 169, 38 + 16 , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(s0) << 3, 169, 38 + 24 , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(h3) << 3, 177, 110      , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(h2) << 3, 177, 110 +  8 , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(h1) << 3, 177, 110 + 16 , 24, 8, 8);
         copyArea(zeroExtend(h0) << 3, 177, 110 + 24 , 24, 8, 8);
      endseq);
   endfunction

このようにバイナリを4桁BCD化する関数を組合わせ回路にしたところ、ワンサイクルなので回路は増加するかと思いきや、以下のように若干減少する結果になりました。組合せ回路は多少増えても10^nを引くループが8回削減された効果が大きいようです。

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