用 Haskell 在 FPGA 上解 Advent of Code：Clash 硬件设计手记

📋 概述

作者用 Clash——一个把 Haskell 编译成可综合 HDL（如 Verilog）的函数式硬件描述语言——在真实 FPGA 芯片上解出了 Advent of Code 第四天的题目。他先介绍 Clash 的类型级核心：KnownNat 表达静态位宽、定长 Vec、BitVector 与 BCD 等定宽类型，并解释为何 Haskell 标准库的列表不适合综合。随后他实现了一个基于 Mealy 机的字节流求解器，借助隐藏的时钟/复位/使能约束与 Signal 抽象来建模寄存器传输级（RTL）电路。他还演示了如何在 ghci 里用 sample 模拟信号、用「busy」相位打破递归来支持任意步数的计算，最终在真实硬件上输出答案。