數(shù)字硬件建模SystemVerilog-連接和復(fù)制運(yùn)算符

經(jīng)過(guò)幾周的更新，SV核心部分用戶自定義類型和包內(nèi)容已更新完畢，接下來(lái)就是RTL表達(dá)式和運(yùn)算符。

馬上HDLBits-SystemVerilog版本也開(kāi)始準(zhǔn)備了，基本這一部分完成后就開(kāi)始更新~

介紹

連接和復(fù)制運(yùn)算符將多個(gè)表達(dá)式連接在一起，形成一個(gè)向量表達(dá)式。結(jié)果向量中的位總數(shù)是每個(gè)子表達(dá)式中所有位的總和。連接有兩種形式，簡(jiǎn)單連接和復(fù)制連接。一個(gè)簡(jiǎn)單的連接將任意數(shù)量的表達(dá)式連接在一起。復(fù)制連接將表達(dá)式連接在一起，然后復(fù)制指定次數(shù)的結(jié)果。表5-3顯示了連接和復(fù)制運(yùn)算符的一般語(yǔ)法和用法:

表5-1：RTL建模的連接和復(fù)制運(yùn)算符

以下變量和值用于顯示這些運(yùn)算符的結(jié)果。

連接和復(fù)制運(yùn)算符是可綜合的。運(yùn)算符不直接表示硬件中的任何邏輯功能。它們只是表示同時(shí)使用多個(gè)信號(hào)，將文字值附加到信號(hào)或文字值。

示例5-1和5-2說(shuō)明了連接運(yùn)算符在RTL建模中的兩種常見(jiàn)應(yīng)用：

在賦值語(yǔ)句的右側(cè)或左側(cè)將多個(gè)信號(hào)連接在一起。在每個(gè)示例之后，圖5-1和5-2顯示了連接運(yùn)算符如何在綜合生成的門(mén)級(jí)功能。然而，在RTL模型中，連接運(yùn)算符是一種有用的構(gòu)造，用于以簡(jiǎn)潔的方式表示硬件功能。

示例5-1：使用連接運(yùn)算符：多輸入狀態(tài)寄存器

//`begin_keywords

"1800-2012"

//useSystemVerilog-2012keywords

modulestatus_reg

(inputlogicclk,//registerclk

inputlogicrstN,//active-lowreset

inputlogicint_en,//1-bitinterrupt

enable

inputlogiczero,//1-bitresult=0flag

inputlogiccarry,//1-bitresultoverflowflag

inputlogicneg,//1-bitnegativeresultflag

inputlogic[1:0]parity,//2-bitparitybits

outputlogic[7:0]status//8-bitstatusregisteroutput

);

timeunit1ns;timeprecision1ns;

always_ff@(posedgeclkornegedgerstN)//asyncreset

if

(!rstN)//active-lowreset

status<=?{1

'b0,2'

b11,5

'b0};//reset

else

status<=?{int_en,2'

b11,zero,carry,neg,parity};//load

endmodule:status_reg

//`end_keywords

圖5-1：示例5-l的綜合結(jié)果：連接運(yùn)算符（狀態(tài)寄存器）

示例5-1中的狀態(tài)寄存器有兩個(gè)未使用的位，它們的常量值為1，用于生成圖5-1所示狀態(tài)寄存器實(shí)現(xiàn)的綜合編譯器將這兩個(gè)未使用的位映射到8位上拉輸出上。其他綜合編譯器，或者指定不同的綜合約束，可能會(huì)以不同的方式映射相同的RTL功能，例如通過(guò)使用預(yù)設(shè)為1值的觸發(fā)器

示例5-2：使用連接運(yùn)算符：帶進(jìn)位的加法器

//`begin_keywords

"1800-2012"

modulertl_adder

(inputlogica,b,ci,

outputlogicsum,co

);

timeunit1ns;timeprecision1ns;

assign{co,sum}=a+b+ci;

endmodule:rtl_adder

//`end_keywords

圖5-2：示例5-2的綜合結(jié)果：加法運(yùn)算符（帶進(jìn)位/輸出的加法器）

用于生成圖5-2所示實(shí)現(xiàn)的綜合編譯器將RTL加法器功能映射到通用加法器塊——綜合的下一步將針對(duì)特定的ASIC或FPGA設(shè)備，通用加法器將在該步驟中映射到特定的加法器實(shí)現(xiàn)。

連接和復(fù)制運(yùn)算符經(jīng)常用于創(chuàng)建用作其他運(yùn)算符操作數(shù)的表達(dá)式。這方面的例子將在本章后面的章節(jié)和后面的章節(jié)中看到。

在使用連接時(shí)，有一些重要的規(guī)則需要注意：

• 可以將任何多個(gè)表達(dá)式連接在一起，只包括一個(gè)表達(dá)式，
• 連接中的表達(dá)式必須具有固定大小。無(wú)大小的文字值不允許使用，例如數(shù)字5和’1，是不被允許的。
• 連接的結(jié)果始終是無(wú)符號(hào)的，無(wú)論連接中表達(dá)式的符號(hào)是什么。

不要將連接與賦值列表混淆。SystemVerilog有一個(gè)包含在’{and}（賦值列表）標(biāo)記之間的賦值列表運(yùn)算符。雖然賦值列表運(yùn)算符看起來(lái)類似于連接運(yùn)算符，但其功能卻大不相同。賦值列表運(yùn)算符將多個(gè)值連接在一起，以創(chuàng)建一個(gè)新的單個(gè)值。賦值列表運(yùn)算符以撇號(hào)開(kāi)頭（’）,并且用于將單個(gè)值的集合分配給數(shù)組的單個(gè)元素或結(jié)構(gòu)的單個(gè)成員。

{{4{a[3]}},a} 結(jié)果是11111011（二進(jìn)制）一個(gè)8位的值, a的有效位重復(fù)4次，然后連接到a。

{8{2’bl0}}結(jié)果是1010101010101010（二進(jìn)制），一個(gè)16位的值，2’b01重復(fù)8次。

{4’hF，a}結(jié)果是1111_1011（二進(jìn)制），一個(gè)8位的值。

{a,b}結(jié)果是101100010001（二進(jìn)制），一個(gè)12位的值。