阻塞赋值和非阻塞赋值

     在always语句块中，verilog语言支持两种类型的赋值：阻塞赋值和非阻塞赋值。阻塞赋值使用“=”语句；非阻塞赋值使用“<=”语句。注意，千万不要将这两种赋值方法与assign赋值语句混淆起来，assign赋值语句根本不允许出现在always语句块中。
      位于begin/end块内的多条阻塞赋值语句是串行执行的，这一点同标准的程序设计语言是相同的。但是多条非阻塞赋值语句却是并行执行的，这些非阻塞赋值语句都会在其中任何一条语句执行完成之前开始执行。这正是硬件电路的特点，因为实际的逻辑门电路都是独立运转的，而不是等到其他门电路运转结束之后自己才开始运转。
     下面我们以描述移位寄存器的两种方法为例来讲述两种赋值类型的区别。在下面的这种描述中，第一个触发器中的数据被移到第二个触发器中，第二个触发器中的数据被移到第三个触发器中……如此继续下去，直到最后一个触发器中的数据被移出该寄存器为止。

 

 1 module shiftreg (input clk,
 2                  input sin,
 3                  outout reg [3:0]q);//这是正确使用非阻塞赋值的实例
 4       always @(posedge clk)
 5       begin
 6       q[0] <= sin;//非阻塞赋值：<=
 7       q[1] <= q[0];
 8       q[2] <= q[1]
 9       q[3] <= q[2];
10       //这里写作q <= {q[2:0],sin};更简单更好一些
11       end
12 endmodule

 

      非阻塞赋值语句的功能是使得所有语句右侧变量的值都同时被赋给左侧的变量。因此，在上面的实例中，q[1]得到的是 q[0]的原始值，而非sin的值（在第一条语句中，sin的值被赋给了q[0]）。这正是我们期望得到的实际硬件电路。当然，我们可以把上边的四条语句合并写成一条简短的语句：q<= {q[2:0],sin}。
      阻塞赋值语句的功能更接近于传统的程序设计语言，但是阻塞赋值语句并不是准确的硬件工作模型。下面考虑使用阻塞赋值语句来实现同一模块可以得到什么结果。在始终clk的上升沿，verilog将会把sin的值赋给q[0]，然后 q[0]的新值被赋给q[1]，如此继续执行下去。最终所有的四个寄存器都会得到相同的值：sin的值。
      本部分内容用意在于：讲述使用always语句块对时序逻辑电路进行建模的时候，如何使用非阻塞赋值。如果设计者能够充分的灵活应用，比如倒转上例中四条语句的顺序，那么使用阻塞赋值语句仍然能实现相应的功能，但是与使用非阻塞赋值的方法相比，这种方法并不会带来任何好处，相反还暗藏了巨大的风险。
      最后需要注意的是：每个always语句块都隐含表示一个独立的逻辑电路模块。因此，对于特定的reg类型的变量，只能在一个always语句块中对其进行赋值；否则就可能会出现两个硬件模块同时从同一个输出端口输出数据的情况，这种情况一般称为 短路输出（shorted output）。

 

（《CMOS超大规模集成电路设计（第三版）》P629--630）