《Verilog HDL语言》教程教学资料（参考书籍）第4章 表达式

下载 第4章表达式 本章讲述在Ⅴ erilog hdl中编写表达式的基础 表达式由操作数和操作符组成。表达式可以在出现数值的任何地方使用 4.1操作数 操作数可以是以下类型中的一种: 1)常数 2)参数 3)线网 4)寄存器 5)位选择 6)部分选择 7)存储器单元 8)函数调用 4.11常数 前面的章节已讲述了如何书写常量。下面是一些实例 256,7 岸定长的十进制数。 4"b1011,g"h0A 腚长的整型常量 hfBA 芈定长的整数常量 90.00006 数型常量 W BON D /常量:每个字符作为8位 ASCII值存储 表达式中的整数值可被解释为有符号数或无符号数。如果表达式中是十进制整数,例如, 12被解释为有符号数。如果整数是基数型整数(定长或非定长),那么该整数作为无符号数对 待。下面举例说明 2是01100的5位向量形式(有符号) 12是10100的5位向量形式(有符号) 5"b01100是十进制数12(无符号) 5"b10100是十进制数20(无符号) 4d12是十进制数12(无符号) 更为重要的是对基数表示或非基数表示的负整数处理方式不同。非基数表示形式的负整 数作为有符号数处理,而基数表示形式的负整数值作为无符号数。因此-44和-6054(十进制 的44等于八进制的54)在下例中处理不同 integer cone. cone=-44/4 6。54/4; 注意-44和-6o54以相同的位模式求值:但是-44作为有符号数处理,而一6054作为无符

下载 第4章 表 达 式 本章讲述在Verilog HDL中编写表达式的基础。 表达式由操作数和操作符组成。表达式可以在出现数值的任何地方使用。 4.1 操作数 操作数可以是以下类型中的一种： 1) 常数 2) 参数 3) 线网 4) 寄存器 5) 位选择 6) 部分选择 7) 存储器单元 8) 函数调用 4.1.1 常数 前面的章节已讲述了如何书写常量。下面是一些实例。 256,7 //非定长的十进制数。 4'b10_11, 8'h0A //定长的整型常量。 'b1, 'hFBA //非定长的整数常量。 90.00006 //实数型常量。 "BOND" //串常量；每个字符作为8位A S C I I值存储。 表达式中的整数值可被解释为有符号数或无符号数。如果表达式中是十进制整数，例如， 1 2被解释为有符号数。如果整数是基数型整数（定长或非定长），那么该整数作为无符号数对 待。下面举例说明。 1 2是0 1 1 0 0的5位向量形式（有符号） - 1 2是1 0 1 0 0的5位向量形式（有符号） 5 ' b 0 1 1 0 0是十进制数1 2（无符号） 5 ' b 1 0 1 0 0是十进制数2 0（无符号） 4 ' d 1 2是十进制数1 2（无符号） 更为重要的是对基数表示或非基数表示的负整数处理方式不同。非基数表示形式的负整 数作为有符号数处理，而基数表示形式的负整数值作为无符号数。因此- 4 4和-6'o54 （十进制 的4 4等于八进制的5 4）在下例中处理不同。 i n t e g e r C o n e; . . . C o n e = -44/4 C o n e = -6'o54/ 4; 注意－4 4和－6 ' o 5 4以相同的位模式求值；但是－4 4作为有符号数处理，而－6 ' o 5 4作为无符

第4章表达式 29 下载 号数处理。因此第一个字符中Cone的值为-11,而在第二个赋值中Cone的值为1073741813°。 4.1.2参数 前一章中已对参数作了介绍。参数类似于常量,并且使用参数声明进行说明。下面是参 数说明实例 parameter load =4 d12, STore =4d10 LOAD和 STORE为参数的例子,值分别被声明为12和10 4.13线网 可在表达式中使用标量线网(1位)和向量线网(多位)。下面是线网说明实例 wre[0:3]Pt;//Prt为4位向量线网 wire Bag: Bbq是标量线网 线网中的值被解释为无符号数。在连续赋值语句中, assign Prt =-3 Pr被赋于位向量1101,实际上为十进制的13。在下面的连续赋值中, assign Prt =4 HA Prt被赋于位向量1010,即为十进制的10 4.14寄存器 标量和向量寄存器可在表达式中使用。寄存器变量使用寄存器声明进行说明。例如 integer TemA, TemB reg [1: 5] state time Que [1: 5]i 整型寄存器中的值被解释为有符号的二进制补码数,而reg寄存器或时间寄存器中的值被 解释为无符号数。实数和实数时间类型寄存器中的值被解释为有符号浮点数 /remA值为位向量10110,是10的二进制补码 TemA=b1011;/mA值为十进制数11 /9tate值为位向量10110,即十进制数22 state="b1011;/ state值为位向量01011,是十进制值11。 4.1.5位选择 位选择从向量中抽取特定的位。形式如下: net or reg vector [bit select expr] 下面是表达式中应用位选择的例子 State [1]&& State [4 /裔存器位选择 Prt [o] I Bbq 线网位选择 如果选择表达式的值为x、z,或越界,则位选择的值为x。例如Sare【x]值为 4.16部分选择 部分选择中,向量的连续序列被选择。形式如下: 白因为Cone为非定长整型变量,基数表示形式的负数在机内以补码形式出现。—译者注

号数处理。因此第一个字符中C o n e的值为－11，而在第二个赋值中C o n e的值为1 0 7 3 7 4 1 8 1 3 。 4.1.2 参数 前一章中已对参数作了介绍。参数类似于常量，并且使用参数声明进行说明。下面是参 数说明实例。 p a r a m e t e r L O A D = 4'd12, S T O R E = 4'd10; L O A D 和S TO R E为参数的例子，值分别被声明为 1 2和1 0。 4.1.3 线网 可在表达式中使用标量线网（ 1位）和向量线网（多位）。下面是线网说明实例。 w i r e [0:3] P r t; //P r t 为4位向量线网。 w i r e B d q; //B b q 是标量线网。 线网中的值被解释为无符号数。在连续赋值语句中， a s s i g n P r t = -3; P rt被赋于位向量11 0 1，实际上为十进制的1 3。在下面的连续赋值中， a s s i g n P r t = 4'HA; P rt被赋于位向量1 0 1 0，即为十进制的1 0。 4.1.4 寄存器 标量和向量寄存器可在表达式中使用。寄存器变量使用寄存器声明进行说明。例如 : i n t e g e r TemA, TemB; r e g [1:5] S t a t e; t i m e Q u e [ 1 : 5 ] ; 整型寄存器中的值被解释为有符号的二进制补码数，而 r e g寄存器或时间寄存器中的值被 解释为无符号数。实数和实数时间类型寄存器中的值被解释为有符号浮点数。 TemA = -10; //T e m A值为位向量1 0 1 1 0，是1 0的二进制补码。 TemA = 'b1011; //T e m A值为十进制数1 1。 State = -10; //S t a t e值为位向量1 0 1 1 0，即十进制数2 2。 State = 'b1011; //S t a t e值为位向量0 1 0 1 1，是十进制值1 1。 4.1.5 位选择 位选择从向量中抽取特定的位。形式如下： n e t _ o r _ r e g _ v e c t o r [b i t _ s e l e c t _ e x p r] 下面是表达式中应用位选择的例子。 S t a t e [1] && S t a t e [4] //寄存器位选择。 P r t [0] | Bbq //线网位选择。 如果选择表达式的值为x、z，或越界，则位选择的值为 x。例如S t a t e [x]值为x。 4.1.6 部分选择 在部分选择中，向量的连续序列被选择。形式如下： 第4章 表 达 式 29 下载 因为C o n e 为非定长整型变量，基数表示形式的负数在机内以补码形式出现。—译者注

30mimD硬件述语言 Chinapub. coM 下载 net or reg vector [msb const expr: isb const expr 其中范围表达式必须为常数表达式。例如 State [1: 4] 寄存器部分选择 Prt[1:3] /网部分选择。 选择范围越界或为κ、z时,部分选择的值为x。 4.1.7存储器单元 存储器单元从存储器中选择一个字。形式如下: memory word address 例如: reg [1: 8] Ack, Dram [0: 63] Ack=Dram[60];/存储器的第60个单元。 不允许对存储器变量值部分选择或位选择。例如, Dram[60][2:4] 也不允许。 在存储器中读取一个位或部分选择一个字的方法如下:将存储器单元赋值给寄存器变 量,然后对该寄存器变量釆用部分选择或位选择操作。例如,Ack[2]和Ack[2:4]是合法的 表达式 4.1.8函数调用 表达式中可使用函数调用。函数调用可以是系统函数调用(以$字符开始)或用户定义的 函数调用。例如 /+St⊥me是系统函数,并且 Sumofevents是在别处定义的用户自定义函数。+/ 第10章将详细介绍函数。 4.2操作符 Verilog hdl中的操作符可以分为下述类型 1)算术操作符 2)关系操作符 3)相等操作符 4)逻辑操作符 5)按位操作符 6)归约操作符e 7)移位操作符 8)条件操作符 9)连接和复制操作符 下表显示了所有操作符的优先级和名称。操作符从最高优先级(顶行)到最低优先 (底行)排列。同一行中的操作符优先级相同 ⊙归约操作符为一元操作符,对操作数的各位进行逻辑操作,结果为二进制数。——译者

n e t _ o r _ r e g _ v e c t o r [m s b _ c o n s t _ e x p r:1 s b _ c o n s t _ e x p r] 其中范围表达式必须为常数表达式。例如。 S t a t e [1:4] //寄存器部分选择。 P r t [1:3] //线网部分选择。 选择范围越界或为x、z时，部分选择的值为x。 4.1.7 存储器单元 存储器单元从存储器中选择一个字。形式如下： m e m o r y [w o r d _ a d d r e s s] 例如： r e g [1:8] A c k, D r a m [ 0 : 6 3 ] ; . . . A c k = D r a m [60]; //存储器的第6 0个单元。 不允许对存储器变量值部分选择或位选择。例如， D r a m [60] [2] 不允许。 D r a m [60] [2:4] 也不允许。 在存储器中读取一个位或部分选择一个字的方法如下：将存储器单元赋值给寄存器变 量，然后对该寄存器变量采用部分选择或位选择操作。例如， A c k [2] 和Ack [ 2 : 4 ]是合法的 表达式。 4.1.8 函数调用 表达式中可使用函数调用。函数调用可以是系统函数调用（以 $字符开始）或用户定义的 函数调用。例如： $t i m e + S u m O f E v e n t s (A, B) / * $t i m e是系统函数，并且S u m O f E v e n t s是在别处定义的用户自定义函数。* / 第1 0章将详细介绍函数。 4.2 操作符 Verilog HDL中的操作符可以分为下述类型： 1) 算术操作符 2) 关系操作符 3) 相等操作符 4) 逻辑操作符 5) 按位操作符 6) 归约操作符 7) 移位操作符 8) 条件操作符 9) 连接和复制操作符 下表显示了所有操作符的优先级和名称。操作符从最高优先级（顶行）到最低优先级 （底行）排列。同一行中的操作符优先级相同。 30 Verilog HDL 硬件描述语言 下载 归约操作符为一元操作符，对操作数的各位进行逻辑操作，结果为二进制数。—译者

Chinaopub.com 第4章表达式 31 载 右移 一元减 元逻辑非 小于等于 元按位求反 大于 归约与 大于等于 归约与非 逻辑相等 归约异或 归约异或非 归约或 非全等 归约或非 按位与 乘 按位异或 除 取模 按位或 二元加 && 逻辑与 二元减 逻辑或 左移 条件操作符 除条件操作符从右向左关联外,其余所有 操作符自左向右关联。下面的表达 等价于 //自左向右 而表达式 等价于 ?D:F)//从右向左 圆扩号能够用于改变优先级的顺序,如以下表达式 421算术操作符 算术操作符有: +(一元加和二元加) (一元减和二元减) (乘) ·/(除) %(取模) 整数除法截断任何小数部分。例如: /4结果为1 取模操作符求出与第一个操作符符号相同的余数。 果为3 结果为-3 如果算术操作符中的任意操作数是x或z,那么整个结果为x。例如 b10x1+"b01111结果为不确定数" xxxxx

除条件操作符从右向左关联外，其余所有 操作符自左向右关联。下面的表达式： A + B - C 等价于： (A + B ) - C / /自左向右 而表达式： A ? B : C ? D : F 等价于： A ? B : (C ? D : F) //从右向左 圆扩号能够用于改变优先级的顺序，如以下表达式： (A ? B : C) ? D : F 4.2.1 算术操作符 算术操作符有： • +（一元加和二元加） • －（一元减和二元减） • *（乘） • /（除） • %（取模） 整数除法截断任何小数部分。例如： 7/4 结果为 1 取模操作符求出与第一个操作符符号相同的余数。 7%4 结果为 3 而: - 7%4 结果为 - 3 如果算术操作符中的任意操作数是 X或Z，那么整个结果为X。例如： 'b10x1 + 'b01111 结果为不确定数' bx x x x x 第4章 表 达 式 31 下载 + 一元加 - 一元减 ! 一元逻辑非 ~ 一元按位求反 & 归约与 ~ & 归约与非 ^ 归约异或 ^~ 或 ~^ 归约异或非 | 归约或 ~ | 归约或非 * 乘 / 除 % 取模 + 二元加 _ 二元减 < < 左移 ＞＞ 右移 < 小于 < = 小于等于 > 大于 > = 大于等于 = = 逻辑相等 ! = 逻辑不等 = = = 全等 ! = = 非全等 & 按位与 ^ 按位异或 ^~ or ~^ 按位异或非 | 按位或 & & 逻辑与 | | 逻辑或 ? : 条件操作符

32 Verilog hdl硬件描述语言 下载 算术操作结果的长度 算术表达式结果的长度由最长的操作数决定。在赋值语句下,算术操作结果的长度由操 作符左端目标长度决定。考虑如下实例 reg [0: 3] Arc, Bar, crt reg [0: 5] Frx Arc Bar Crti Frx Bar crt 第一个加的结果长度由Bar,Crt和Arc长度决定,长度为4位。第二个加法操作的长度同 样由Frx的长度决定(Frx、Bat和Cr中的最长长度),长度为6位。在第一个赋值中,加法操 作的溢出部分被丢弃;而在第二个赋值中,任何溢出的位存储在结果位Frx[中 在较大的表达式中,中间结果的长度如何确定?在 Verilog HDL中定义了如下规则:表达 式中的所有中间结果应取最大操作数的长度(赋值时,此规则也包括左端目标)。考虑另一个 实例: w⊥re[4:1]Box,Drt wire [1: 6] Peg wire [l: 8 Adt assign Adt =(Box Cfg)+(Drt Peg)i 表达式左端的操作数最长为6,但是将左端包含在内时,最大长度为8。所以所有的加操 作使用8位进行。例如:Box和Cg相加的结果长度为8位 2.无符号数和有符号数 执行算术操作和赋值时,注意哪些操作数为无符号数、哪些操作数为有符号数非常重要。 无符号数存储在 线网 ·一般寄存器 基数格式表示形式的整数 有符号数存储在 整数寄存器 ·十进制形式的整数 下面是一些赋值语句的实 reg [0: 5] Bari integer Tab. Bar=-4d12;/寄存器变量Bar的十进制数为52,向量值为110100 rab=-4d12;/整数Tab的十进制数为-12,位形式为110100 4d12/4/结果是1073741821 /结果是-3 因为Bar是普通寄存器类型变量,只存储无符号数。右端表达式的值为"b110100(12的二 进制补码)。因此在赋值后,Bar存储十进制值52。在第二个赋值中,右端表达式相同,值为 bl10100,但此时被赋值为存储有符号数的整数寄存器。Tab存储十进制值-12(位向量为

32 Verilog HDL 硬件描述语言 下载 1. 算术操作结果的长度 算术表达式结果的长度由最长的操作数决定。在赋值语句下，算术操作结果的长度由操 作符左端目标长度决定。考虑如下实例： reg [0:3] Arc, Bar, Crt; reg [0:5] F r x; . . . Arc = B a r + C r t; F r x = B a r + C r t; 第一个加的结果长度由 B a r，C rt和A rc长度决定，长度为 4位。第二个加法操作的长度同 样由F rx的长度决定（ F rx、B a t和C rt中的最长长度），长度为6位。在第一个赋值中，加法操 作的溢出部分被丢弃；而在第二个赋值中，任何溢出的位存储在结果位 F r x [ 1 ]中。 在较大的表达式中，中间结果的长度如何确定？在 Verilog HDL中定义了如下规则：表达 式中的所有中间结果应取最大操作数的长度（赋值时，此规则也包括左端目标）。考虑另一个 实例： w i r e [4:1] Box, Drt; w i r e [1:5] C f g; w i r e [1:6] P e g; w i r e [1:8] A d t; . . . a s s i g n A d t = (B o x + C f g) + (D r t + P e g) ; 表达式左端的操作数最长为 6，但是将左端包含在内时，最大长度为 8。所以所有的加操 作使用8位进行。例如：B o x和C f g相加的结果长度为8位。 2. 无符号数和有符号数 执行算术操作和赋值时，注意哪些操作数为无符号数、哪些操作数为有符号数非常重要。 无符号数存储在： • 线网 • 一般寄存器 • 基数格式表示形式的整数 有符号数存储在： • 整数寄存器 • 十进制形式的整数 下面是一些赋值语句的实例： r e g [0:5] B a r; i n t e g e r T a b; . . . B a r = -4'd12; //寄存器变量B a r的十进制数为5 2，向量值为1 1 0 1 0 0。 T a b = -4'd12; //整数T a b的十进制数为- 1 2，位形式为1 1 0 1 0 0。 -4'd12 / 4 //结果是1 0 7 3 7 4 1 8 2 1。 -12 / 4 //结果是- 3 因为B a r是普通寄存器类型变量，只存储无符号数。右端表达式的值为 ' b 11 0 1 0 0（1 2的二 进制补码）。因此在赋值后， B a r存储十进制值5 2。在第二个赋值中，右端表达式相同，值为 ' b 11 0 1 0 0，但此时被赋值为存储有符号数的整数寄存器。 Ta b存储十进制值－ 1 2（位向量为