Verilog基础知识之运算符

Question

如题所述

Answer 1

Verilog语言具备多样的运算符，根据功能划分，主要有：算术运算符、逻辑运算符、位运算符、关系运算符、等式运算符、缩减运算符、移位运算符、指数运算符、条件运算符以及位拼接运算符。若根据运算符所带操作数的数量来分类，可分为三类：

· 单目运算符：运算符只包含一个操作数

· 双目运算符：运算符可包含两个操作数

· 三目运算符：运算符可包含三个操作数

算术运算符

常见的算术运算符有：

这些算术运算符均为双目运算符。符号+、-、*、/分别代表加、减、乘、除四则运算，%是求模运算符，也称为求余运算符，如9%3的结果为0，9%4的结果为1，9%5的结果为4。

逻辑运算符

例如A的非表示为!A；A和B的与表示为A&BandA和B的或表示为A||B。在逻辑运算符的运算中，若操作数是一位，则逻辑运算的真值表如下所示：

如果操作数不止一位，则应将操作数作为一个整体来对待，即如果操作数全是0，则相当于逻辑0，但只要某一位是1，则操作数就应该整体视为逻辑1。

逻辑运算符的操作结果是1位的，要么是逻辑1，要么是逻辑0。

例如：若A=4'b0000；B=4'b0101；C=4'b0011；D=4'b0000；则有：

位运算符

位运算符，即对两个操作数按对应位分别进行逻辑运算。位运算包括：

按位与、按位或、按位异或的真值表如下所示：

例如：若A = 5'b11001；B=5'b10101；则有：

需要注意的是：两个不同长度的数据在进行位运算时，会自动将两个操作数按右端对齐，位数少的操作数会在高位用0补齐。

关系运算符

注：其中，“<=”操作符也用于表示信号的一种赋值操作。

在进行关系运算时，如果声明的关系是假，则返回值是0，如果声明的关系是真，则返回值是1；如果某个操作数的值不定，则关系的结果是模糊的，返回值是不定值。

等式运算符

等式运算符有4种，分别为：

这4种运算符都是双目运算符，得到的结果是1位的逻辑值。如果得到1，说明声明的关系为真；如果得到0，说明声明关系为假。

相等运算符（==）和全等运算符（===）的区别是：参与比较的两个操作数必须逐位相等，其相等比较的结果才是1，如果某些位是不定态或高阻值，其相等比较得到的结果是不定值；而全等比较（===）则是对这些不定态或高阻值的位也进行比较，两个操作数必须完全一致，其结果才是1，否则结果是0。

相等运算符（==）和全等运算符（===）的真值表如下所示：

例如：如果寄存器变量a=5'b11x01，b=5'b11x01，则“a==b”得到的结果为不定值x，而“a===b”得到的结果为1。

缩减运算符

缩减运算符是单目运算符，它包括：

缩减运算符与位运算符的逻辑运算法则一样，但缩减运算符是对三个操作数进行与、或、非递推运算的，它放在操作数前面。缩减运算符将一个矢量缩减为一个标量。例如：

再例如，若A=5'b11001，则：

移位运算符

Verilog-1995的移位运算符只有两个——左移和右移。其中用法为A>>n或A<

例如：若A=5'b11001，则：

Verilog-1995中没有指数运算符。但是，移位操作符可用于支持部分指数操作。例如，若A=8'b0000_0100，则二进制的A^3可以使用移位操作实现。

在Verilog-2001中增加了算术移位操作符“>>>”和“<<<”，对于有符号数，执行算术移位操作时，将符号位填补移出的位，以保持数值的符号。例如，如果定义有符号二进制数A=8'sb10100011，则执行逻辑右移和算术右移后的结果如下：

指数运算符

Verilog-2001标准中增加了指数运算符“**”，执行指数运算，一般更多使用的是底为2的指数运算，如2^n。例如：

条件运算符

?:

这是一个三目运算符，对三个操作数进行运算，其定义同C语言中的定义一样，方式如下：

即：

信号 = 条件？表达式1：表达式2；

当条件成立时，信号取表达式1的值，反之，取表达式2的值。

例如，对2选1MUX可用条件运算符描述为：

或者

位拼接运算符

{}

该运算符将两个或多个信号的某些位拼接起来。使用如下：

例如，在进行加法运算时，可将进位与和拼接在一起使用：

位拼接可用来进行符号位扩展，例如：

位拼接可以嵌套使用，还可以用复制法来简化书写，例如：

位拼接可以用来进行移位操作，例如：

假如a的位宽是8位，则可以用位拼接运算符来进行移位操作，实现上面的运算：

运算符的优先级

运算符的优先级如表所示。对不同的综合开发工具，在执行这些优先级时可能有微小的差别，因此在书写程序时建议用括号（）来控制运算的优先级，这样也能有效地避免错误，同时增加程序的可读性。