Verilog 运算符
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1. 注意区别 逻辑操作、按位操作、缩减操作;
- 逻辑操作通常使用
双符号表示
,如逻辑与&&,逻辑等==,逻辑左移<<等,其结果可为0,1,x
; - 按位操作一般使用
单符号表示
,如按位与&,按位或~,按位异或^等,结果一般为多比特数
; - 缩减操作也使用
单符号表示
,但是其操作结果区别于按位操作结果,只能为0,1,x
2. 注意区别逻辑等操作、算术等操作;
- 逻辑等操作的比较结果可以为
0,1,x
;而算术等操作的比较只能为0,1
;
3. 注意理解逻辑移位的含义,区别于算术移位;
- 当移位操作一侧都为0时,逻辑左移n位相当于
乘以2^n
, 逻辑右移n位相当于除以2 ^n
;
4. 常用操作有条件操作、拼接和复制操作;
5. 操作符的运算顺序遵循优先级从高到低执行;
一、算术操作符(+ - * / % **)
- + ( 一元加和二元加) -(一元减和二元减) *(乘) /(除)
- %(取模,即取余数) * *(幂运算)
二、相等操作符(== ! = === ! == ==? !=?)
-
==(逻辑相等) !=(逻辑不等)
-
===(算术全等,case equality) ! ==(算术非全等,case inequality)
-
==?(通配符逻辑相等) !=?(通配符逻辑不等)
举例说明逻辑等与算术等的区别:例如:
data = 'b11x0;
addr = 'b11x0;
data == addr; //该逻辑比较的结果未知,即为x
//1. **通常在逻辑比较中,如果有一个操作数中包含有x或z,则结果必定为未知值(x)**
data === addr; //该算术比较的结果为真,即为1
//2. **在算术比较中,把x和z直接当做数值(不考虑物理含义)严格按照字符值进行比较,所以结果只能是0和1**
带有通配符的逻辑等符号,会把**右侧操作数中的x和z直接屏蔽掉**;例如:
data = 'b010z;
addr = 'b0101;
data ==? addr; //该逻辑比较的结果未知,左侧操作数含有z,不能做匹配值
addr ==? data; //该逻辑比较的结果为真,值为1
//3. **右侧操作数中含有z,被屏蔽,可以直接匹配左侧的1**
三、逻辑操作符(&& || !)
- &&(逻辑与) ||(逻辑或) !(逻辑非)
**无论是单bit数还是多bit数,逻辑操作符运行的结果只能是0,1或者x**,例如:
lock = 'b0110;
port = 'b0100;
lock && port; //结果为真,即值为1
lock || port; //结果为真,值为1
!lock;
!port; //逻辑非的结果都为0
假设任意操作数内某一位为x或z,如果逻辑操作的结果是未定的,则运算的结果为x。
'b1 || 'bx //结果为1
'b0 && 'bz //结果为0
!x //结果为x
四、按位操作符(~ & | ^ ^~或 ~^)
- ~(一元非) &(二元与) |(二元或)
- ^(二元异或) ^ ~, ~ ^(二元同或)
按位操作符区别于逻辑操作符,按位操作的结果不是单一的0或1,**结果位宽与操作数的位宽保持一致。**例如:
a = 'b0110;
b = 'b0100;
a | b; //结果为'b0110
a & b; //结果为'b0100
如果两个操作数的位宽不等,且其中一个操作数为无符号数,则位宽较小的数用0在高位补齐。
如果两个操作数均为有符号数,则位宽较小的操作数用符号位在高位与位宽最大的数补齐,然后开始操作。例如:
'b0110 ^ 'b10000;
等价于:
'b00110 ^ 'b10000; //结果为'b10110
4'sb1010 & 8'sb01100010;
等价于:
4'sb11111010 & 8'sb01100010; //结果为8'sb01100010
五、缩减操作符(& ~& | ~| ^ ~^)
- &(缩减与) ~ &(缩减与非) |(缩减或) ~|(缩减或非)
- ^ (缩减异或) ~^(缩减同或)
缩减操作符是对单一操作数上的所有位进行操作,产生1位的操作结果,其结果可以是0,1或者x,例如:
a = 'b0110;
b = 'b0100;
|b; //结果为'b1
&b; //结果为'b0
^a; //结果为'b0
~^a; //结果为'b1
addr = 4'b01x0;
^addr; //结果为x
缩减异或操作可以用来确定变量中是否存在任何值为x的位;可以通过if语句进行检查:
if(^addr === 'bx)
$display("There is an unknown in addr variable");
注意,此处的比较只能使用算术全等进行比较,因为逻辑等的比较结果只能是x,而算术全等比较的结果1,那才是期望的结果。
六、移位操作符(<< >> <<< >>>)
- <<(逻辑左移) >>(逻辑右移)
- <<<(算术左移) >>>(算术右移)
逻辑移位:由于移位而腾空的位总是填0;
算术移位:左移位腾出空位填0;右移腾出位,对于无符号数填0,对于有符号数填符号位;
reg [7:0] q;
reg signed [3:0] pm;
q = 8'h17;
pm = 4'sb1011;
则: //8'h17 = 8'b0001_0111;
q >> 2; //结果为8'b0000_0101;
q << 2; //结果为8'b0101_1100;
q <<< 4; //结果为8'b0111_0000;
q >>> 2; //结果为8'b0000_0101;
pm >>> 2; //结果为4'sb1110, 用到了符号位1;
移位操作符可以被用来完成指数运算,但是有一定的约束条件。
七、关系操作符(> < >= <=)
- <(小于) >(大于)
- <=(小于等于) >=(大于等于)
关系操作符的结果为真(结果为1)或假(结果为0),如果操作书中有一位为x或z,则结果为x.
八、条件操作符(?:)
- cond_expresson ? expression1 :expression2
条件操作符等价于if_else语句。如:
always @(posedge clk)
ctr = (data != 25)?(data+1):5;
//即如果data != 25,则data = data+1;否则 data= 5;
九、拼接和复制操作符({expre1,expres2,…} {repeat_number{expression}})
- {expre1,expres2,…,expresN}(拼接操作符) {repeat_number{expres1,expres2,…,expresN}}(复制操作符)
abus = {3{4'b1011}}; //结果为12'b1011_1011_1011
abus = {{4{1'b1}},4'b1011}; //结果为8'b1111_1011
name = {3{ack}}; //结果与{ack,ack,ack}相同