ゲートレベルモデリング
ほとんどのデジタル設計は、RTL のような高レベルの抽象化で行われますが、 と のような組み合わせ要素を使用して、低レベルでより小さな決定論的回路を構築することが直感的になる場合があります。 そしてまたは .このレベルで行われるモデリングは、通常、ゲート レベル モデリングと呼ばれます。 ゲートが関係しているため ハードウェア回路図と Verilog コードの間に 1 対 1 の関係があります。
Verilog は、プリミティブと呼ばれるいくつかの基本的な論理ゲートをサポートしています 既に定義済みであるため、モジュールのようにインスタンス化できるためです。
And/Or/Xor Gates
これらのプリミティブは AND を実装します とOR 多くのスカラー入力を受け取り、単一のスカラー出力を提供するゲート。これらのプリミティブへの引数リストの最初の端子は、入力のいずれかが変更されるたびに更新される出力です。
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
and (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
or (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(and)=%0b d(or)=%0b e(xor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
シミュレーションログ ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(and)=0 d(or)=0 e(xor)=0 [T=1 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=2 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=4 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=5 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=6 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=7 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=10 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Nand/Nor/Xnor ゲート
上記のすべてのゲートの逆は、nand の形式でも利用できます。 、 nor と xnor . プリミティブ 反転バージョンで切り替えられます。
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
// Use nand, nor, xnor instead of and, or and xor
// in this example
nand (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
nor (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xnor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(nand)=%0b d(nor)=%0b e(xnor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
シミュレーションログ ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(nand)=1 d(nor)=1 e(xnor)=1 [T=1 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=2 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=4 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=5 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=6 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=7 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=10 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
これらのゲートは 2 つ以上の入力を持つことができます。
module gates ( input a, b, c, d,
output x, y, z);
and (x, a, b, c, d); // x is the output, a, b, c, d are inputs
or (y, a, b, c, d); // y is the output, a, b, c, d are inputs
nor (z, a, b, c, d); // z is the output, a, b, c, d are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b, c, d;
wire x, y, z;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .x(x), .y(y), .z(z));
initial begin
{a, b, c, d} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c=%0b d=%0b x=%0b y=%0b x=%0b", $time, a, b, c, d, x, y, z);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
c <= $random;
d <= $random;
end
end
endmodule
シミュレーションログ ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c=0 d=0 x=0 y=0 x=1 [T=1 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=2 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=3 a=1 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=4 a=1 b=0 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=5 a=1 b=0 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=6 a=0 b=1 c=0 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=7 a=0 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=8 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=9 a=0 b=0 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=10 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Buf/Not Gates
これらのゲートには、1 つのスカラー入力と 1 つ以上の出力しかありません。 buf バッファを表し、極性を変更せずに入力から出力に値を転送するだけです。 not 入力で信号の極性を反転するインバーターを表します。したがって、入力の 0 は 1 を生成し、その逆も同様です。
module gates ( input a,
output c, d);
buf (c, a); // c is the output, a is input
not (d, a); // d is the output, a is input
endmodule
module tb;
reg a;
wire c, d;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .c(c), .d(d));
initial begin
a = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b c(buf)=%0b d(not)=%0b", $time, a, c, d);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
end
end
endmodule
シミュレーションログ xcelium> run [T=0 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=2 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 [T=8 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=9 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
ポート リストの最後の端子はゲートの入力に接続し、他のすべての端子はゲートの出力ポートに接続します。以下は、めったに使用されませんが、複数の出力バッファーの例です。
module gates ( input a,
output c, d);
not (c, d, a); // c,d is the output, a is input
endmodule
シミュレーションログ xcelium> run [T=0 a=0 c=1 d=1 [T=2 a=1 c=0 d=0 [T=8 a=0 c=1 d=1 [T=9 a=1 c=0 d=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
バッファ/通知
出力を有効にするための追加の制御信号を備えたバッファおよびインバータは、bufif から入手できます。 そして notif プリミティブ。これらのゲートは、制御信号が有効になっている場合にのみ有効な出力を持ち、それ以外の場合、出力は高インピーダンスになります。これらには 2 つのバージョンがあり、1 つは bufif1 のような 1 で示される通常の制御極性です。 と notif1 bufif0 のような 0 で示される制御の反転極性を持つ秒 と notif0 .
Verilog