VHDLのWhileループをマスター：動的な反復制御

前回の for ループの探求に続き、今回は while ループに焦点を当てます。これは、事前に決まった範囲ではなく、動的な条件に基づいて反復を制御できる強力な構造です。

while ループは、指定された条件が true である限り、その本体を繰り返し実行します。これにより、反復回数が実行時のデータや複雑なロジックに依存するシナリオに最適です。

本記事は「Basic VHDL Tutorials」シリーズの一部です。

構文

while <condition> loop
  -- ループ本体
end loop;

<condition> はブール値に評価される必要があります。単純な比較でも、より複雑な式でも構いません。条件は各パスの前にチェックされるため、真である間のみループが継続します。

条件の例

• i < 10 – i が10未満の間真。
• i /= 10 – i が10と等しくない間真。
• i >= 0 and i < 2**8 – 0から255の値の間真。

関係演算子

=	等しい
/=	等しくない
<	より小さい
<=	以下
>	より大きい
>=	以上

論理演算子

not a	a が偽なら真
a and b	a と b がともに真なら真
a or b	a または b が真なら真
a nand b	a または b が偽なら真
a nor b	a と b がともに偽なら真
a xor b	a と b のどちらか一方だけ真なら真
a xnor b	a と b が等しければ真

演習

以下のビデオチュートリアルで、変数が while ループを駆動する様子をご覧ください：

サンプルコード

entity T05_WhileLoopTb is end entity;
architecture sim of T05_WhileLoopTb is
begin
  process is
    variable i : integer := 0;
  begin
    while i < 10 loop
      report "i=" & integer'image(i);
      i := i + 2;
    end loop;
    wait;
  end process;
end architecture;

シミュレータ出力

VSIM 2> run
# ** Note: i=0
# Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t05_whilelooptb
# ** Note: i=2
# Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t05_whilelooptb
# ** Note: i=4
# Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t05_whilelooptb
# ** Note: i=6
# Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t05_whilelooptb
# ** Note: i=8
# Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t05_whilelooptb

解説

i を0で初期化し、ループガードとして i < 10 を使用します。ループは i を毎回2ずつ増やすため、最後に表示される値は8です。次のパスでは条件が偽（10は10未満ではない）と評価され、ループを抜けます。続く wait; はプロセスを無期限に休止させ、テストベンチでよくあるパターンです。

重要なポイント

• while ループは条件が true の間実行され続けます。
• 条件は各反復の前に評価されます。
• 変数はプロセス内で宣言し、ループ内で更新できます。

Basic VHDL Quiz – part 1 を受けるか、次のチュートリアルへ進む。