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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

十、优先级列表

在这里插入图片描述

posted on 2022-07-21 16:55  皮皮祥  阅读(6313)  评论(0编辑  收藏  举报