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Verilog HDL 을이용한디지털시스템설계및실습 1. Verilog HDL 개요 Ver1.0 (2008)1

Verilog HDL 의역사 Verilog HDL 1983 년 Gateway Design Automation 사에서하드웨어기술언어인 HiLo 와 C 언어의특징을기반으로개발 1991 년 Cadence Design Systems 가 Open Verilog International (OVI) 라는조직을구성하고 Verilog HDL 을공개 1993 년 IEEE Working Group 이구성되어표준화작업을진행 1995 년 12 월 IEEE Std. 1364-1995 로표준화 2001 년에 IEEE Std. 1364-2001 로개정 Verilog HDL 의확장형태인 SystemVerilog 가개발되어 IEEE 표준화를추진 Ver1.0 (2008)2

Verilog 어휘규칙 어휘토큰 (lexical tokens) 여백 (white space) 주석 (comment) 연산자 (operator) 수 (number) 문자열 (string) 식별자 (identifier) 키워드 (keyword) Ver1.0 (2008)3

Verilog 어휘규칙 여백 (white space) 빈칸 (space), 탭 (tab), 줄바꿈 어휘토큰들을분리하기위해사용되는경우를제외하고는무시 공백 (blank) 과탭은문자열에서의미있게취급 주석 (comment) HDL 소스코드의설명을위해사용되며, 컴파일과정에서무시됨 단일라인주석문 ; // 로시작되어해당라인의끝까지 블록주석문 ; /* ~ */ 로표시 블록주석문은내포 (nested) 될수없음 연산자 (operator) 단항연산자, 2 항연산자, 3 항연산자 Ver1.0 (2008)4

Verilog 어휘규칙 수표현 (number representation) 정수형 (integer) ; 10 진수,16 진수,8 진수,2 진수 형식 : [size_constant]'<base_format> <number_value> [size_constant]: 값의비트크기를나타내는상수 0이아닌unsigned 10진수가사용되며, 생략될수있음 unsized 수 ( 즉, 단순 10 진수또는비트크기가지정되지않은수 ) 는 32비트로표현됨 상위비트가 x(unknown) 또는 z(high-impedance) 인 unsized unsigned 상수는그상수가사용되는수식의비트크기만큼확장됨 'base_format : 밑수 (base) 를지정하는문자 (d, D, h, H, o, O, b, B) signed를나타내기위해문자 s 또는 S가함께사용될수있음 number_value : unsigned 숫자를사용하여값을표현 'base_format 에적합한숫자들로구성 base_format 과 number_value 사이에 + 또는 - 부호사용불가 Ver1.0 (2008)5

Verilog 어휘규칙 수표현 (number representation) 비트크기와밑수를갖지않는단순 10 진수는 signed 정수로취급 부호지정자없이밑수만지정되면 unsigned 정수로취급 밑수지정자와부호지정자 s가함께사용되면 signed 정수로취급 부호지정자 s는비트패턴에는영향을미치지않으며, 비트패턴의해석에만영향을미침 음수는 2의보수 (2 s complementary) 형식으로표현됨 지정된비트크기보다 unsigned 수의크기가작은경우 MSB 왼쪽에 0 이삽입 MSB 가 x 또는 z 이면, x 또는 z 가왼쪽에삽입 값에물음표 (? ) 가사용되면 z로취급 첫번째문자를제외하고는밑줄 (underscore) 이사용될수있으며, 이는수의가독성 (readability) 을좋게함 Ver1.0 (2008)6

Verilog 어휘규칙 Number # of Bits Base Dec. Equiv. Stored 10 32 Decimal 10 00...01010 2 b10 2 Binary 2 10 3 d5 3 Decimal 5 101 8 o5 8 Octal 5 00000101 8 ha 8 Hex 10 00001010 3 b5 Invalid! 3 b01x 3 Binary - 01x 12 hx 12 Hex - xxxxxxxxxxxx 8 b0000_0001 8 Binary 1 00000001 8 bx01 8 Binary - xxxxxx01 bz Unsized Binary - zz...zz(32bits) 8 HAD 8 Hex 173 10101101 Ver1.0 (2008)7

Verilog 어휘규칙 659 // a decimal number 'h837ff // a hexadecimal number 'o7460 // an octal number 4af // illegal (hexadecimal format requires 'h) 4'b1001 // a 4-bit binary number 5'D3 // a 5-bit decimal number 3'b01x // a 3-bit number with the LSB unknown 12'hx // a 12-bit unknown number 16'hz // a 16-bit high-impedance number Ver1.0 (2008)8

Verilog 어휘규칙 8'd-6 // illegal syntax -8'd6 // this defines the two s complement of -6, // held in 8 bits, equivalent to -(8'd6) 4'shf // this denotes the 4-bit number '1111', to // be interpreted as a 2's complement number, // or '-1'. This is equivalent to -4'h1-4'sd15 // this is equivalent to -(-4'd1), or '0001' -'d12 // 4294967284 -'sd12 // -12 27_195_000 16'b0011_0101_0001_1111 32'h 12ab_f001 Ver1.0 (2008)9

Verilog 어휘규칙 reg [11:0] a, b, c, d; initial begin a = 'hx; // yields xxx b = 'h3x; // yields 03x c = 'hz3; // yields zz3 d = 'h0z3; // yields 0z3 end Ver1.0 (2008) 10

Verilog 어휘규칙 실수형 (real) ; IEEE Std. 754-1985(IEEE standard for doubleprecision floating-point number) 1.2 2394.26331 1.2E12 1.30e-2 0.1e-0 29E-2 236.123_763_e-12 (underscores are ignored).12 9. 4.E3.2e-7 문법적오류 Ver1.0 (2008) 11

Verilog 어휘규칙 문자열 (string) 이중인용부호 ( ) 사이에있는일련의문자들 단일라인에존재해야하며, 여러라인에걸친문자열은사용불가 8 비트 ASCII 값으로표현되는 unsigned 정수형상수로취급 문자열변수는 reg 형의변수이며, 문자열내의문자수에 8 을곱한 크기의비트폭을가짐 reg [8*12:1] string_var; initial begin string_var = "Hello world!"; end Ver1.0 (2008) 12

Verilog 어휘규칙 module string_test; reg [8*14:1] stringvar; initial begin stringvar = "Hello world"; $display("%s is stored as %h", stringvar, stringvar); stringvar = {stringvar,"!!!"}; $display("%s is stored as %h", stringvar, stringvar); end endmodule Hello world is stored as 00000048656c6c6f20776f726c64 Hello world!!! is stored as 48656c6c6f20776f726c64212121 Ver1.0 (2008) 13

Verilog 어휘규칙 특수문자앞에확장문자 (escaped character) 를사용하면일부 특수문자를문자열에포함시킬수있음 확장문자를이용한특수문자의표현 확장문자열 확장문자열에의해생성되는특수문자 \n New line character \t Tb Tab character \\ \ character \" " character \ddd A character specified in 1~3 octal digits (0 d 7) Ver1.0 (2008) 14

Verilog 어휘규칙 식별자 (identifier) 객체에고유의이름을지정하기위해사용 대소문자를구별하여인식 가독성을위해밑줄사용가능 단순식별자 ; 일련의문자, 숫자, 기호 $, 밑줄등으로구성 첫번째문자는숫자나기호 $ 사용불가, 문자또는밑줄만사용 확장식별자 (escaped identifier); \ (back slash) 로시작되며, 여백 ( 빈칸, 탭, 줄바꿈 ) 등으로끝남 프린트가능한 ASCII 문자들을식별자에포함시키는수단을제공 키워드 (keyword) Verilog 구성요소를정의하기위해미리정의된식별자 확장문자가포함된키워드는키워드로인식되지않음 Ver1.0 (2008) 15

Verilog 어휘규칙 shiftreg_a busa_index error_condition merge_ab _bus3 n$657 유효한식별자의예 \busa+index \-clock \***error-condition*** \net1/\net2 \{a,b} \a*(b+c) Ver1.0 (2008) 16

Verilog 어휘규칙 Verilog keyword ( 일부 ) always if release and ifnone repeat assign incdir rnmos automatic include rpmos begin buf bufif0 bufif1 case casex casez cell cmos config deassign default defparam design initial inout input instance integer join large liblist library localparam macromodule medium module nand rtran rtranif0 rtranif1 scalared showcancelled signed small specify specparam strong0 strong1 supply0 supply1 table disable edge else end endcase negedge nmos nor not notif0 task time tran tranif0 tranif1 Ver1.0 (2008) 17

Verilog HDL 개요 Verilog HDL 논리합성 assign, if~else, case, for always specify $width table Simulation initial, $finish $fopen Library Verilog HDL 구문 Ver1.0 (2008) 18

Verilog HDL 의모듈 module module_name (port_list); Semicolon port 선언 reg 선언 wire 선언 parameter 선언 하위모듈호출 always, initial 문 function, task 정의문 assign 문 function, task 호출문 endmodule No Semicolon Ver1.0 (2008) 19

Verilog HDL 의모듈 wire, reg wire wire input inout output wire Module_instance_A wire wire wire wire, reg Primitive instantiation wire wire, reg Module_instance_B wire, wire reg wire Continuous assignment assign wire_a = C D; reg reg_a, reg_b,... integer int_a,... always begin... end declarations Behavior_1 register variables initial begin... end Behavior_2 Ver1.0 (2008)

Verilog 모델링예 게이트프리미티브를이용한모델링예 ( 반가산기회로 ) Module Name Module Ports module half_add1 add1 (a, b, sum, cout); input a, b; output sum, cout; Declaration of wire cout_bar; port modes a b cout sum 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 xor (sum, a, b); nand (cout_bar, a, b); not (cout, cout_bar); endmodule Declaration of internal signals a b Half_ Adder sum = a ^ b cout = a&b sum cout Verilog keyword Instantiation of Primitive gates Ver1.0 (2008) 21

Verilog 모델링예 연속할당문을이용한모델링 module half_adder2(a, b, sum, cout); input a, b; output sum, cout; assign cout = a & b; assign sum = a ^ b; endmodule Ver1.0 (2008) 22

Verilog 모델링예 행위수준모델링 ( 조합논리회로 ) module mux2b_if(in0, in1, sel, out); input [1:0] in0, in1; input sel; output [1:0] out; reg [1:0] out; always @(sel or in0 or in1) begin if (sel ==0) out = in0; else out = in1; end endmodule in0 in1 2 2 MUX sel 2 out Ver1.0 (2008) 23

Verilog 모델링예 행위수준모델링 ( 순차회로 ) module flip-flop (q, din, clk, rst); input din, clk, rst; output q; reg q; always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst == 1) q <= 0; else q <= din; end endmodule Ver1.0 (2008) 24

Verilog 모델링예 하위모듈인스턴스를이용한구조적모델링 module full_add (a, b, cin, sum, cout); input a, b, cin; output sum, cout; wire w1, w2, w3; // 생략가능 half_add1 U1 (a, b, w1, w2); half_add2 add2 U2 (w1, cin, sum, w3); or U3 (cout, w2, w3); endmodule Module instantiation Ver1.0 (2008) 25

Verilog 모델링예 테스트벤치모듈 HDL 모델을시뮬레이션하기위한 Verilog 모듈 DUT 에인가될시뮬레이션입력 (stimulus) 을생성하는구문 시뮬레이션대상이되는모듈 (Design Under Test; DUT) 의인스턴스 시뮬레이션입력에대한 DUT 의반응 (response) 을관찰하는구문 Stimulus Generator Design Under Test (DUT) Response Monitor Ver1.0 (2008) 26

Verilog 모델링예 module test_fix (); reg A, B, C; Verilog Testbench 예 end endmodule circuit c1(a, B, C, Out); // DUT initial begin A=0; B=1; C=0; #50 A=1; #50 A=0; C=1; #50 C=0; #50 $finish; Ver1.0 (2008) 27

Verilog 모델링예 module tb_ha ; reg a, b; 반가산기의테스트벤치예 half_adder U0_half_adder(a, b, sum, cout); initial begin a = 0; b = 0; #10 a = 1; #10 a = 0; b = 1; end endmodule #10 a = 1; #10 a = 0; b = 0; Ver1.0 (2008) 28

Verilog 모델링예 module tb_dff_sr ; reg set, reset, clock, din; D 플립플롭의테스트벤치예 dff_sr U0_dff_sr (set, reset, clock, din, q, qb); initial begin clock = 1'b0; forever begin #10 clock = ~clock; end end initial begin forever begin din = 0; reset = 1; set = 1; #15 din = 1; #30 reset = 0; #10 reset = 1; #25 din = 0; #20 set = 0; #10 set = 1; #30 din = 0; end end endmodule Ver1.0 (2008) 29

Verilog HDL 을이용한디지털시스템설계및실습 2. 자료형과연산자 Ver1.0 (2008) 30

2.1.1 Verilog 의논리값 표 2.1 Verilog 의논리값집합 논리값 의미 0 logic zero, or false condition 1 logic one, or true condition x z unknown logic value high-impedance state Ver1.0 (2008) 31

2.1.1 Verilog 의논리값 Zero, low, false, logic low, ground, 0 VSS One, high, true, logic high, power, 1 VDD, VCC X, unknown : occurs at logical conflict which cannot be resolved x HiZ, high impedence, tri-stated, disabled or disconnected driver z 0 Ver1.0 (2008) 32

Verilog HDL 의자료형 Net 자료형 : 소자간의물리적인연결을추상화 wire, tri, wand, wor, triand, trior, supply0, supply1, tri0, tri1, trireg Default 자료형 ; 1비트의 wire Variable 자료형 : 절차형할당문사이의값의임시저장 프로그래밍언어의 variable 과유사한개념 reg, integer, real, time, realtime net 자료형과 variable 자료형의할당모드 할당모드 자료형 프리미티브출력 연속할당문 절차형할당문 assign deassign PCA force release PCA Net Yes Yes No No Yes Variable Comb (No) Seq (Yes) No Yes Yes Yes * PCA : Procedural Continuous Assignment Ver1.0 (2008) 33

2.1.2 net 자료형 net 자료형 논리게이트나모듈등의하드웨어요소들사이의물리적연결을 나타내기위해사용 연속할당문 (continuous assignment), 게이트프리미티브등과 같은구동자 (driver) 의값에의해 net 의값이연속적으로유지됨 값을저장하지않음 ( 단, trireg net 는예외 ) 구동자가연결되지않으면, default 값인 high-impedance (z) 가됨 단, trireg net 는이전에구동된값을유지 default 자료형은 1 비트의 wire default 초기값은 z trireg net 는 default 초기값으로 x 를가짐 Ver1.0 (2008) 34

2.1.2 net 자료형 표 2.2 Verilog net 자료형 자료형이름 wire tri wand wor triand trior supply0 supply1 tri0 tri1 trireg 의미 함축된논리적동작이나기능을갖지않는단순한연결을위한 net 함축된논리적동작이나기능을갖지않는단순한연결을위한 net 이며, 하드웨어에서 3 상태 (tri-state) 가되는점이 wire 와다름 다중구동자를갖는 net 이며, wired-and ( 즉, open collector logic) 의하드웨어구현을모델링하기위해사용 다중구동자를갖는 net이며, wired-or ( 즉, emitter coupled logic) 의하드웨어구현을모델링하기위해사용 wand 와동일하게다중구동자를갖는 net 이며, 하드웨어에서 3 상태 (tri-state) 를갖는점이다름 wor 와동일하게다중구동자를갖는 net 이며, 하드웨어에서 3 상태 (tri-state) 를갖는점이다름 회로접지 (circuit ground) 에연결되는 net 전원 (power supply) 에연결되는 net 저항성 pulldown (resistive pulldown) 에의해접지로연결되는 net 저항성 pullup (resistive pullup) 에의해전원으로연결되는 net 물리적인 net 에저장되는전하를모델링하는 net Ver1.0 (2008) 35

2.1.2 net 자료형 wire w1, w2; // declares two wires, 생략가능 wire [7:0] bus; // a 8-bit bus wire enable=1'b0; // wire with initial value of 0 wand w3; // a scalar net of type wand tri [15:0] busa; // a three-state 16-bit bus Ver1.0 (2008) 36

2.1.2 net 자료형 wire와 tri 회로구성요소들사이의연결에사용 wire : 단일게이트또는단일연속할당문에의해구동되는 net에사용 tri : 3상태 net에사용 표 2.3 wire, tri net 의진리표 wire/tri 0 1 x z 0 0 x x 0 1 x 1 x 1 x x x x x z 0 1 x z Ver1.0 (2008) 37

2.1.2 net 자료형 wired net 다중구동자를갖는설계를지원하기위해사용 표 2.4 wand, triand net 의진리표 표 2.5 wor, trior net 의진리표 wand/ triand 0 1 x z wor/ trior 0 1 x z 0 0 0 0 0 1 0 1 x 1 x 0 x x x z 0 1 x z 0 0 1 x 0 1 1 1 1 1 x x 1 x x z 0 1 x z Ver1.0 (2008) 38

2.1.2 net 자료형 module wand_ex ; reg a, b, c; wire w_nor, w_buf, w_wire; wand w_wand; wand; 코드 2.1 initial begin a=0; b=0; c=0; #50 a=1; b=1; 시뮬레이션결과 end nor(w_nor, a, b); buf(w_buf, c); nor(w_wire, a, b); buf(w_wire, c); nor(w_wand, a, b); buf(w_wand, c); endmodule Ver1.0 (2008) 39

2.1.2 net 자료형 tri0 와 tri1 tri0 : 저항성 pull-down 에의해접지로연결되는 net 에사용 구동자에의해구동되지않으면 net 의값은 0 tri1 : 저항성 pull-up p 에의해전원으로연결되는 net 에사용 구동자에의해구동되지않으면 net 의값은 1 표 2.6 tri0 net 의진리표 표 2.7 tri1 net 의진리표 tri0 0 1 x z 0 0 x x 0 1 x 1 x 1 x x x x x z 0 1 x 0 tri1 0 1 x z 0 0 x x 0 1 x 1 x 1 x x x x x z 0 1 x 1 Ver1.0 (2008) 40

2.1.3 variable 자료형 variable 자료형 ; reg, integer, real, time, realtime 절차적할당문 (procedural assignment) 의실행에의해그값이 바뀌며, 할당에서부터다음할당까지값을유지 default 초기값 reg, time, integer 자료형 : x (unknown) real, realtime 자료형 : 0.0 variable 이음의값을할당받는경우, signed reg, integer, real, realtime 자료형 : 부호를유지 unsigned reg, time 자료형 : unsigned 값으로취급 Ver1.0 (2008) 41

2.1.3 variable 자료형 reg 절차적할당문에의해값을받는객체의자료형 할당사이의값을유지 하드웨어레지스터를모델링하기위해사용될수있음 edge-sensitive ( 플립플롭등 ) 와 level-sensitive ( 래치등 ) 의저장소자들을모델링할수있음 reg는조합논리회로의모델링에도사용되므로, reg가항상하드웨어적인저장소자를의미하지는않음 reg a; // a scalar reg reg[3:0] v; // a 4-bit vector reg made up of(from most to // least significant) v[3], v[2], v[1], and v[0] reg signed [3:0] signed_reg; // a 4-bit vector in range -8 to 7 reg [-1:4] b; // a 6-bit vector reg reg [4:0] x, y, z; // declares three 5-bit regs Ver1.0 (2008) 42

2.1.3 variable 자료형 module dff (clk, d, q); module mux21_if(a, b, sel, out); input d,clk; input [1:0] a, b; output q; input sel; reg q; output [1:0] out; reg [1:0] out; always @(posedge clk) q <= d; endmodule D 플립플롭 always @(a or b or sel) if(sel == 1'b0) out = a; else out = b; endmodule 2 : 1 MUX Ver1.0 (2008) 43

2.1.3 variable 자료형 integer 자료형 정수형값을취급하며, 절차적할당문에의해값이변경됨 signed reg 로취급되며, 연산결과는 2 의보수가됨 time 자료형 시뮬레이션시간을처리하거나저장하기위해사용됨 64 비트의 reg 와동일하게작용 unsigned 값이고 unsigned 연산이이루어짐 real, reatime 자료형 실수형값을취급 integer a; // integer value time last_chng; // time value real float ; // a variable to store real value realtime rtime ; // a variable to store time as a real value Ver1.0 (2008) 44

2.1.4 벡터 벡터 범위지정 [msb:lsb] b] 을갖는다중비트의 net 또는 reg 자료형 signed 로선언되거나 signed 로선언된포트에연결되는경우를 제외하고는 unsigned 로취급 단일할당문으로값을받을수있음 data_type [msb:lsb] identifier; reg [7:0] rega; // 8-bit reg wire [15:0] d_out; // 16-bit wire Ver1.0 (2008) 45

2.1.5 배열 배열 별도의자료형이없으며, reg 또는 wire 선언을이용하여선언 배열전체또는일부분은단일할당문에의해값을할당받을수 없으며, 또한수식에사용될수없음 배열을구성하는 element 만단일할당문으로값을할당받을수있음 RAM, ROM, Register File 등의메모리모델링에사용 2 차원배열 data_type t identifier [Uaddr:Laddr][Uaddr2:Laddr2]; L 2] 벡터의 1 차원배열 data_type [msb:lsb] identifier [Uaddr:Laddr][Uaddr2:Laddr2]; Ver1.0 (2008) 46

2.1.5 배열 reg [7:0] mema[0:255]; // a memory mema of 256 8-bit registers reg arrayb[7:0][0:255]; // a 2-D array of 1-bit registers wire w_array[7:0][5:0]; // an array of wires integer inta[1:64]; // an array of 64 integer values time chng_hist[1:1000]; // an array of 1000 time values mema = 0; // Illegal syntax- Attempt to write to entire array arrayb[1] = 0; // Illegal Syntax - Attempt to write to elements // [1][0]..[1][255] arrayb[1][12:31] = 0; // Illegal Syntax - Attempt to write to // elements [1][12]..[1][31] mema[1] = 0; // Assigns 0 to the second element of mema arrayb[1][0] = 0; // Assigns 0 to the bit referenced by indices [1][0] inta[4] = 33559; // Assign decimal number to integer in array chng_hist[t_index] = $time; // Assign current simulation time to // element addressed by integer index Ver1.0 (2008) 47

2.1.5 배열 메모리 reg형요소를갖는 1차원배열 메모리전체가단일할당문으로값을할당받을수없음 인덱스로지정되는워드단위로만값을할당하거나수식에사용될수있음 reg [1:n] rega; // An n-bit register reg mema [1:n]; // A memory of n 1-bit registers Ver1.0 (2008) 48

2.1.6 parameter parameter variable 또는 net 범주에속하지않는상수값 회로의비트크기또는지연값을지정하기위해사용 defparam 문또는모듈인스턴스문의 parameter overriding 에의해값을 변경시킬수있음 자료형과범위지정을가질수있음 범위가지정되지않은경우, 상수값에적합한크기의비트폭을 default 로가짐 parameter msb = 7; // defines msb as a constant value 7 parameter e = 25, f = 9; // defines two constant numbers parameter r = 5.7; // declares r as a real parameter parameter byte_size = 8, byte_mask = byte_size - 1; parameter average_delay =(r + f) / 2; parameter signed [3:0] mux_selector = 0; parameter real r1 = 3.5e17; parameter p1 = 13'h7e; parameter [31:0] dec_const const = 1'b1; // value converted to 32 bits parameter newconst = 3'h4; // implied range of [2:0] Ver1.0 (2008) 49

2.1.6 parameter module modxnor (y_out, a, b); parameter size=8, delay=15; output [size-1:0] y_out; input [size-1:0] a, b; wire [size-1:0] #delay y_out= a ~^ b; // bit-wise XNOR endmodule 모듈인스턴스의 parameter overriding module Param; wire [7:0] y1_out; wire [3:0] y2_out; reg [7:0] b1, c1; reg [3:0] b2, c2; modxnor G1 (y1_out, b1, c1); // use default parameters modxnor #(4, 5) G2 (y2_out, b2, c2); // overrides default parameters endmodule // Primitive instantiation with 3 units of delay nand #3 G1 (out _ nd2, in0, in1); primitive gate 의 delay Ver1.0 (2008) 50

2.2 Verilog 의연산자 표 2.8 Verilog HDL 의연산자 연산자기능연산자기능 {}, {{}} 결합, 반복 ^ 비트단위 exclusive or +, -, *, /, ** 산술 ^~ 또는 ~^ 비트단위 xnor % 나머지 & 축약 and >, >=, <, <= 관계 ~& 축약 nand! 논리부정 축약 or && 논리 and ~ 축약 nor 논리 or ^ 축약 xor == 논리등가 ^~ 또는 ~^ 축약 xnor!= 논리부등 << 논리왼쪽시프트 === case 등가 >> 논리오른쪽시프트!== case 부등 <<< 산술왼쪽시프트 ~ 비트단위부정 >>> 산술오른쪽시프트 & 비트단위 and? : 조건 비트단위 inclusive or or Event or Ver1.0 (2008) 51

2.2 Verilog 의연산자 표 2.9 실수형수식에사용될수있는연산자 연산자기능연산자기능 +, -, *, /, ** 산술 논리 or +, - 부호 == 논리등가 >, >=, <, <= 관계!= 논리부등! 논리부정? : 조건 && 논리 and or Event or Ver1.0 (2008) 52

2.2 Verilog 의연산자 표 2.10 Verilog 연산자의우선순위 +, -,!, ~ ( 단항 ) Highest precedence ** *, /, % +, -( 이항 ) <<, >>, <<<, >>> <, <=, >, >= ==,!=, ===,!== &, ~& ^, ^~, ~^, ~ &&? : (conditional operator) Lowest precedence Ver1.0 (2008) 53

2.2 Verilog 의연산자 integer IntA, IntB, IntC, IntD; IntA = -12 / 4; // The result is -3. IntB = -'d12 / 4; // The result is 1073741821. IntC = -'sd12 / 4; // The result is -3. IntD = -4'sd12 / 4; // -4'sd12 is the negative of the 4-bit 1100, // which is -4. -(-4) = 4. The result is 1. Ver1.0 (2008) 54

2.2.1 산술연산자 피연산자의비트에 x (unknown) 나 z (high-impedance) 가포함된경우에는전체결과값은 x가됨 나누기와나머지연산자에서두번째피연산자가 0인경우, 결과값은 x가됨 나머지연산자의결과값은첫번째피연산자의부호를따름 거듭제곱연산자에서다음의경우에는결과값이정의되지않음 첫번째피연산자가 0 이고두번째피연산자가양수가아닌경우 첫번째피연산자가음수이고두번째피연산자가정수값이아닌경우 표 2.11 산술연산자 기호 기능 + 더하기 - 빼기 * 곱하기 / 나누기 ( 몫 ) % 나머지 (modulo) ** 거듭제곱 (power) Ver1.0 (2008) 55

2.2.1 산술연산자 표 2.12 나머지연산자의연산결과 수식결과값설명 10 % 3 1 10 을 3 으로나눈나머지는 1 11 % 3 2 11 을 3 으로나눈나머지는 2 12 % 3 0 12 를 3 으로나눈나머지는 0-10 % 3-11 결과값은첫번째피연산자의부호를따름 11 % -3 2 결과값은첫번째피연산자의부호를따름 Ver1.0 (2008) 56

2.2.1 산술연산자 unsigned net signed net unsigned reg signed reg integer time 표 2.13 산술연산자에서의자료형해석 자료형 Unsigned 해석 Signed, 2 s complement Unsigned Signed, 2 s complement Signed, 2 s complement Unsigned real, realtime Signed, floating-point i t Ver1.0 (2008) 57

2.2.1 산술연산자 integer inta; reg [15:0] rega; reg signed [15:0] regs; inta = -4'd12; rega = inta / 3; // 결과값은 -4 // inta는 integer 자료형이고, rega는 65532 rega = -4'd12; // rega는 65524 inta = rega / 3; // 결과값은 21841 inta = -4'd12 / 3; // 결과값은 1431655761 // -4d'12는 32-bit reg 자료형 rega = -12 / 3; // 결과값은 -4, -12는 integer 자료형 // rega 는 65532 regs = -12 / 3; // 결과값은 -4. regs는 signed reg regs = -4'sd12 / 3; // 결과값은 1. -4'sd12는실제로 4이므로 // 정수나눗셈규칙에의해 4/3=1 이된다. Ver1.0 (2008) 58

2.2.2 관계연산자 산술연산자보다낮은우선순위를가짐 피연산자의비트에 x (unknown) 나 z(high-impedance) impedance) 가포함된경우에는 결과값은 1비트의 x가됨 두피연산자의비트수가다른경우에는, 비트수가작은피연산자의 MSB 쪽에 0이채워져비트수가큰피연산자에맞추어진후, 관계를판단함 피연산자중하나가실수형이면다른피연산자가실수형으로변환된후, 비교됨 표 2.14 관계연산자 관계연산자식의미 a < b a 가 b 보다작다 a > b a 가 b 보다크다 a <= b a 가 b 보다작거나같다 a >= b a 가 b 보다크거나같다 Ver1.0 (2008) 59

2.2.2 관계연산자 // A = 9, B = 4 // D = 4'b1001, E = 4'b1100, F = 4'b1xxx A <= B // 결과값은거짓 (0) A > B // 결과값은참 (1) E >= D // 결과값은참 (1) E < F // 결과값은 x l a < b-1 // l과 2는결과가동일 2 a <(b-1) 3 b-(1 < a) // 3과 4는결과가다를수있음 4 b-1 < a Ver1.0 (2008) 60

2.2.3 등가연산자 관계연산자보다낮은우선순위를가짐 피연산자의비트끼리비교 두피연산자의비트수가다른경우에는, 비트수가작은피연산자의 MSB 쪽에 0이채워져비트수가큰피연산자에맞추어진후, 등가를판단함 case equality 와 case inequality 연산자 (===,!==) 는대부분의 EDA 툴에서논리합성이지원되지않으므로, 합성을위한 RTL 수준의모델링에는 사용하지않는것이좋음 표 2.15 등가연산자 관계연산자식의미 a === b a 와 b 는같다. (x 와 z 가포함된일치를판단 ) a!== b a 와 b 는같지않다. (x 와 z 가포함된불일치를판단 ) a == b a 와 b 는같다. ( 결과가 x 가될수있음 ) a!= b a 와 b 는같지않다. ( 결과가 x 가될수있음 ) Ver1.0 (2008) 61

2.2.3 등가연산자 // A = 9, B = 4 // D = 4'b1001, E = 4'b1100 // F = 4'b1xxz, G = 4'b1xxz, H = 4'b1xxx A === B // 결과값은거짓 (0) D!= E // 결과값은참 (1) D == F // 결과값은 x F === G // 결과값은참 (1) F === H // 결과값은거짓 (0) G!== H // 결과값은참 (1) Ver1.0 (2008) 62

2.2.4 논리연산자 참또는거짓의판단이모호한경우에는결과값은 x 논리연산자식의미 a && b a b a 와 b 의논리 AND a 와 b 의논리 OR!a a 의부정 (NOT a) // A = 3, B = 0, C = 2'b0x, D = 2'b10인경우에, A && B // 결과값은 0 A B // 결과값은 1!A // 결과값은 0!B // 결과값은 1 C && D // 결과값은 x Ver1.0 (2008) 63

2.2.4 논리연산자 // alpha = 237, beta=0 인경우에, rega = alpha && beta; // rega 에는 0 이할당된다. regb = alpha beta; // regb 에는 1 이할당된다. a < size-1 && b!= c && index!= last_one (a < size-1) && (b!= c) && (index!= last_one) // recommended if(!reset) Ver1.0 (2008) 64

2.2.5 비트연산자 피연산자의해당비트들에대한연산을수행 피연산자의비트수가같지않으면, 비트수가작은피연산자의 MSB 위치에 0이채워진후, 연산됨 표 2.16 비트 and 연산자 & 0 1 x z 0 0 0 0 0 1 0 1 x x x 0 x x x 표 2.17 비트 or 연산자 0 1 x z 0 0 1 x x 1 1 1 1 1 x x 1 x x z 0 x x x z x 1 x x Ver1.0 (2008) 65

2.2.5 비트연산자 표 2.18 비트 xnor 연산자 ~^ 0 1 x z 0 1 0 x x 1 0 1 x x x x x x x z x x x x 표 2.19 비트 xor 연산자 ^ 0 1 x z 0 0 1 x x 1 1 0 x x x x x x x z x x x x 표 2.20 비트부정연산자 ~ 0 0 1 1 0 x x z x // D = 4'b1001, E = 4'b1101, F = 4'b10x11 ~D // 결과값은 4'b0110 D & E // 결과값은 4'b1001 D E // 결과값은 4'b1101 D ^ E // 결과값은 4'b0100 D ~^ E // 결과값은 4'b1011 D & F // 결과값은 4'b10x11 Ver1.0 (2008) 66

2.2.6 축약 (reduction) 연산자 단항연산자 피연산자의단위비트들에적용되어단일비트의결과값을생성 reg[7:0] cnt; assign parity = ^cnt; assign parity = cnt[7]^cnt[6]^cnt[5]^cnt[4]^cnt[3]^cnt[2]^cnt[1]^cnt[0]; 표 2.21 축약 and 연산자 & 0 1 x z 0 0 0 0 0 1 0 1 x x x 0 x x x z 0 x x x 축약 nand 연산자 ~& 0 1 x z 0 1 1 1 1 1 1 0 x x x 1 x x x z 1 x x x Ver1.0 (2008) 67

2.2.6 축약연산자 표 2.22 축약 or 연산자 0 1 x z 0 0 1 x x 1 1 1 1 1 x x 1 x x z x 1 x x 축약 nor 연산자 ~ 0 1 x z 0 1 0 x x 1 0 0 0 0 x x 0 x x z x 0 x x 표 2.23 축약 xor 연산자 축약 xnor 연산자 ^ 0 1 x z ~^ 0 1 x z 0 0 1 x x 0 1 0 x x 1 1 0 x x 1 0 1 x x x x x x x x x x x x z x x x x z x x x x Ver1.0 (2008) 68

2.2.6 축약연산자 피연산자 연산자 연산결과 & ~& ~ ^ ~^ 설명 4'b0000 0 1 0 1 0 1 모든비트가 0 인경우 4'b1111 1 0 1 0 0 1 모든비트가 1 인경우 4'b0110 0 1 1 0 0 1 1 의개수가짝수인경우 4'b1000 0 1 1 0 1 0 1 의개수가홀수인경우 Ver1.0 (2008) 69

2.2.7 시프트연산자 논리시프트연산자 ( <<, >> ) << : 우측피연산자값만큼좌측으로시프트후, 비어있는비트에 0 을채움 >> : 우측피연산자값만큼우측으로시프트후, 비어있는비트에 0을채움 산술시프트연산자 ( >>>, <<< ) <<< : 우측피연산자값만큼좌측으로시프트후, 비어있는비트에 0을채움 >>> : 우측피연산자값만큼우측으로시프트후, 비어있는비트에좌측 피연산자의 MSB 를채움 우측피연산자 x 또는 z가포함된경우, 시프트연산의결과값은 x 항상 unsigned 수 Ver1.0 (2008) 70

2.2.7 시프트연산자 // A = 4'b1100 B = A >> 1 // 오른쪽으로 1비트시프트, 결과값은 B=4'b0110 C = A << 1 // 왼쪽으로 1비트시프트, 결과값은 B=4'b1000 D = A << 2 // 왼쪽으로 2비트시프트, 결과값은 B=4'b0000 논리시프트연산 module shift; reg [3:0] start, result; initial begin start = 1; result =(start << 2); // 결과값은 0100 end endmodule Ver1.0 (2008) 71

2.2.7 시프트연산자 산술시프트연산 module ashift; reg signed [3:0] start, t result; initial begin start = 4'b1000; result =(start >>> 2); // 결과값은 1110 end endmodule Ver1.0 (2008) 72

2.2.8 조건연산자 조건연산자 expression1 이참 (1, 즉 0, x 또는 z 가아닌값 ) 으로평가되면 expression2 의값이좌변의변수에할당 expression1 이거짓 (0) 으로평가되면 expression3 의값이좌변의 변수에결과값으로할당 expression1 이 x 또는 z 이면 ( 즉, 참또는거짓을판단할수없는 모호성이존재하는경우 ), expression2와 expression3을함께평가하여비트단위로비교된값이좌변의변수에할당 expression3이 real 형값이아니면결과값은비트단위로비교되어결정되며, real 형값인경우에는결과값은0이됨 conditional_expression ::= expression1? expression2 : expression3 Ver1.0 (2008) 73

2.2.8 조건연산자 표 2.24 조건에애매성이존재하는경우의조건연산자의결과값결정? : 0 1 x z 0 0 x x x 1 x 1 x x x x x x x z x x x x 조건연산자를이용한 3 상태버퍼 wire [15:0] busa = drive_ busa? data : 16'bz; Ver1.0 (2008) 74

2.2.9 결합및반복연산자 결합연산자 중괄호 { } 에의해묶인두개이상의표현이갖는비트들을결합 결합되는피연산자들은각각의크기를결정할수있어야결합이가능 unsized 상수는결합연산자로결합시킬수없음 {a, b[3:0], w, 3'b101} // 결합연산자의결과 {a, b[3], b[2], b[1], b[0], w, 1'b1, 1'b0, 1'b1} Ver1.0 (2008) 75

2.2.9 결합및반복연산자 결합연산자 대입문의좌측또는우측에사용가능 비트폭이일치하지않는변수의연산이나대입이허용됨 우변의비트폭이작은경우, 우변의 MSB에 0을붙여연산됨 좌변의비트폭이우변보다작을경우, MSB는누락되어저장 wire [15:0] addr_bus; assign addr_bus = {addr_hi, addr_lo}; // addr_hi, addr_lo 는 8 비트신호 wire [3:0] a, b, sum; wire carry; assign {carry, sum} = a + b; // 4비트데이터의덧셈은 5비트결과 // 좌변이 5 비트이므로, 우변의 a+b는 MSB에 0을붙인 5비트로연산됨 Ver1.0 (2008) 76

2.2.9 결합및반복연산자 반복연산자 {a{b}}{b}} 의형태로표현하여 b 를 a 회반복 반복횟수 a는 0, x, z가아닌상수이어야함 {4{w}} // {w, w, w, w} 와동일한표현. a[31:0] = {1'b1, {0{1'b0}} }; // 우변이 {1'b1} 가되므로잘못된표현임. a[31:0] = {1'b1, {1'bz{1'b0}} }; // 우변이 {1'b1} 가되므로잘못된표현임. a[31:0] = {1'b1, {1'bx{1'b0}} }; // 우변이 {1'b1} 가되므로잘못된표현임. result = {func(w), func(w), func(w), func(w)}; result = {4{func(w)}}; // 위의문장과동일함. {b, {3{a,{ b}}} // {b, a, b, a, b, a, b} 와동일함. Ver1.0 (2008) 77

Verilog HDL 을이용한디지털시스템설계및실습 3. 게이트수준모델링 Ver1.0 (2008) 78

게이트및스위치프리미티브 predefined primitives 정의나선언없이사용가능 단일출력을가짐 모듈내에서만사용가능 initial 과 always 구문내부에서는사용불가 표 3.1 Verilog 에서제공되는게이트및스위치프리미티브 n-input gates n-output gates three-state gates pull gates MOS switches bidirectional switches and buf bufif0 pulldown cmos rtran nand not bufif1 pullup nmos rtranif0 nor notif0 pmos rtranif1 or notif1 rcoms tran xnor rnmos tranif0 xor rpmos tranif1 Ver1.0 (2008) 79

3.1 게이트프리미티브 gate primitives 인스턴스구문 primitive_gate_name [#(n1,n2)][instance_name](output, input1,..); #(n1,n2) : 게이트프리미티브의지연. default 지연값은 0 n1 : 상승지연, n2 : 하강지연 min(n1, n2) : 출력이 x (unknown) 로변할때의지연 instance_name name : 생략가능 포트연결 : 순서에의한매핑만사용가능 ( 이름에의한포트매핑불가능 ) 출력포트가처음에오며, 입력신호들은임의의순서로나열 Ver1.0 (2008) 80

3.1 게이트프리미티브 and 게이트 and 0 1 x z 0 0 0 0 0 1 0 1 x x x 0 x x x z 0 x x x or 게이트 or 0 1 x z 0 0 1 x x 1 1 1 1 1 x x 1 x x z x 1 x x nand 게이트 nand 0 1 x z 0 1 1 1 1 1 1 0 x x x 1 x x x z 1 x x x nor 게이트 nor 0 1 x z 0 1 0 x x 1 0 0 0 0 x x 0 x x z x 0 x x Ver1.0 (2008) 81

3.1 게이트프리미티브 xor 게이트 xnor 게이트 xor 0 1 x z xnor 0 1 x z 0 0 1 x x 1 1 0 x x x x x x x z x x x x 0 1 0 x x 1 0 1 x x x x x x x z x x x x Ver1.0 (2008) 82

3.1 게이트프리미티브 and U1(out1, a, b); // 2 입력 and 게이트 nand (out2, a, b); // 인스턴스이름을생략한경우 or U3(out3, a, b, c); // 3 입력 or 게이트 nor #(2) U4(out4, a, b); // 2 입력 nor 게이트 xor #(3, 4) U5(out5, c, b, a); // 3 입력 xor 게이트 xnor U6(out6, a, b); // 2 입력 xnor 게이트 // multiple instantiations Ver1.0 (2008) 83

3.1 게이트프리미티브 module full_adder_g(a, b, cin, sum, cout); input a, b, cin; output sum, cout; wire s1, c1, c2; xor (s1, a, b); and (c1, a, b); and G3 (c2, s1, cin); xor G4 (sum, s1, cin); xor G5 (cout, c1, c2); endmodule d a b s1 sum c2 cin cout c1 Ver1.0 (2008) 84

3.2 buf 와 not 게이트프리미티브 buf 게이트 not 게이트 input output input output buf input output 0 0 1 1 x x z x not input output 0 1 1 0 x x z x buf b1(out1, out2, in); not #5 inv(out, in); Ver1.0 (2008) 85

3.3 3 상태버퍼프리미티브 3 상태버퍼프리미티브 포트연결 : 순서에의한매핑만사용가능 출력포트, 데이터입력포트, 제어입력포트의순서로매핑 3 개의지연값지정 : #(n1, n2, n3) n1 : 상승지연,n2: 하강지연,n3:z 로변할때의지연 min(n1, n2, n3) : 출력이 x 로변할때의지연 2개의지연값지정 : #(n1, n2) n1 : 상승지연, n2 : 하강지연 min(n1, n2) : 출력이 x 또는 z 로변할때의지연 bufif0 bf0(out0, in, control); bufif1 #(10,12,11) bf1(out1, in, control); Ver1.0 (2008) 86

3.3 3 상태버퍼프리미티브 bufif1 게이트 bufif0 게이트 data out data out bufif1 D A T A control CONTROL 0 1 x z 0 z 0 L L 1 z 1 H H x z x x x z z x x x bufif0 D A T A control CONTROL 0 1 x z 0 0 z L L 1 1 z H H x x z x x z x z x x L:0 또는 z 가될수있는 unknown H:1 또는 z 가될수있는 unknown Ver1.0 (2008) 87

3.3 3 상태버퍼프리미티브 notif1 게이트 notif0 게이트 data out data out control control CONTROL CONTROL notif1 notif0 0 1 x z 0 1 x z 0 z 1 H H 0 1 z H H D D A 1 z 0 L L A 1 0 z L L T x z x x x T x x z x x A A z z x x x z x z x x Ver1.0 (2008) 88

3.4 논리게이트인스턴스의배열 게이트인스턴스의배열 인스턴스이름뒤에배열의범위를지정하여반복회수를표현 nand #2 t_nand[0:3](... ), t_nand[4:7](... ); // syntax error nand #2 t_nand[0:7](... ); nand #2 x_nand[0:3](... ), y_nand[4:7](... ); Ver1.0 (2008) 89

3.4 논리게이트인스턴스의배열 module driver(in, out, en); input [3:0] in; input en; output t [3:0] out; bufif0 ar[3:0](out, in, en); // 3 상태버퍼의배열 endmodule 코드 3.2 module driver_eq(in, out, en); // 코드 3.2와등가 input [3:0] in; input en; output [3:0] out; bufif0 ar3(out[3], in[3], en); // 3상태버퍼의개별적인인스턴스 bufif0 ar2(out[2], in[2], en); bufif0 ar1(out[1], in[1], en); bufif0 ar0(out[0], in[0], en); endmodule 코드 33 3.3 Ver1.0 (2008) 90

3.5 게이트지연과 net 지연 게이트지연 게이트의입력에서부터출력까지의신호전달지연 (propagation delay) 상승지연, 하강지연, 턴-오프 (turn-off) 지연 defualt 값은 0 net 지연 net를구동하는driver의값이변하는시점부터net의값이갱신되는 시점까지소요되는시간 상승지연, 하강지연, 턴-오프 (turn-off) 지연 defualt 값은 0 관성지연 (inertial delay) 지정된지연값보다입력신호의변화폭이작은경우에는입력신호가 출력에영향을미치지않음 Verilog HDL의 default 지연 Ver1.0 (2008) 91

3.5 게이트지연과 net 지연 From value: To value: 2개의지연값 (d1, d2) 이사용된경우 3개의지연값 (d1, d2, d3) 이사용된경우 0 1 d1 d1 0 x min(d1, d2) min(d1, d2, d3) 0 z min(d1, d2) d3 1 0 d2 d2 1 x min(d1, d2) min(d1, d2, d3) 1 z min(d1, d2) d3 x 0 d2 d2 x 1 d1 d1 x z min(d1, d2) d3 z 0 d2 d2 z 1 d1 d1 z x min(d1, d2) min(d1, d2, d3) Ver1.0 (2008) 92

3.5 게이트지연과 net 지연 and #(10) a1(out, in1, in2); // only one delay and #(10,12) a2(out, in1, in2); // rise and fall delays bufif0 #(10,12,11) b3(out, in, ctrl); // rise, fall, turn-off delays 3 상태출력을갖는래치 module tri_latch(qout, qbout, clock, data, enable); output qout, qbout; input clock, data, enable; tri qout, qbout; not #5 n1(ndata, data); nand #(3,5) n2(wa, data, clock), n3(wb, ndata, clock); nand #(12,15) n4(q, qb, wa), n5(qb, q, wb); bufif1 #(3,7,13) q_drive(qout, q, enable), qb_drive(qbout, qb, enable); endmodule 코드 34 3.4 Ver1.0 (2008) 93

3.5 게이트지연과 net 지연 data ndata wb qb qbout clock wa q qout enable 그림 3.4 3 상태출력을갖는래치 Ver1.0 (2008) 94

3.5 게이트지연과 net 지연 module inertial_delay_gate(); reg a, b; and #30(out, a, b); initial begin a = 1'b0; b = 1'b0; #50 a = 1'b1; b = 1'b1; #50 a = 1'b0; b = 1'b0; #50 a = 1'b1; b = 1'b1; #20 b = 1'b0; #50; end endmodule 게이트지연에서의관성지연 코드 3.5 Ver1.0 (2008) 95

Verilog HDL 을이용한디지털시스템설계및실습 4. 할당문 Ver1.0 (2008) 96

할당문 할당문 연속할당문 : net 형객체에값을할당 assign 문 continuous_assign ::= assign [driving_strength] [delay] net_assignments; 절차형할당문 : variable 형객체에값을할당 always 블록, initial 블록, task, function 내부의할당문 blocking 할당문 : 할당기호 = 을사용 nonblocking 할당문 : 할당기호 <= 을사용 절차형연속할당문 (Procedural Continuous Assignment; PCA) assign - deassign 문, force - release 문 Ver1.0 (2008) 97

할당문 표 41 4.1 할당문좌변의형태 할당문형태 연속할당 절차형할당 Net (vector or scalar) 좌변 (Left-hand Side; LHS) Constant bit select of a vector net Constant part select of a vector net Constant indexed part select of a vector net Concatenation of any of the above four LHS Variables (vector or scalar) Bit-select of a vector reg, integer, or time variable Constant part select of a vector reg, integer, or time variable Memory word Indexed part select of vector reg, integer, or time variable Concatenation of regs; bit or part selects of regs Ver1.0 (2008) 98

4.1 연속할당문 연속할당문 assign 문을이용하여 net 형객체에값을할당 우변의값에변화 (event) 가발생했을때좌변의객체에값의할당이 일어남 단순한논리표현을이용한조합논리회로모델링에이용 함축적 (implicit) 연속할당문 net 선언문에연속할당문을포함시킨경우 wire mynet = enable & data; wire mynet; 함축적연속할당문과등가 assign mynet = enable & data; Ver1.0 (2008) 99

4.1 연속할당문 assign na = ~(in1 & in2); // 2 input NAND assign out = (sel==1)? d1 : d0; // 2-to-1 MUX assign carry = (cnt10==4 h9); assign sum = a + b; // 덧셈회로 연속할당문을이용한 4 비트가산기 module adder (sum_out, carry_out, carry_in, ina, inb); output [3:0] sum_out; output carry_out; input [3:0] ina, inb; input carry_in; assign {carry_out, sum_out} = ina + inb + carry_in; endmodule 코드 4.1 Ver1.0 (2008) 100

4.1 연속할당문 module select_bus (busout, bus0, bus1, bus2, bus3, enable, s); parameter n = 16; parameter Zee = 16'bz; output [1:n] busout; input [1:n] bus0, bus1, bus2, bus3; input enable; p tri [1:n] data; // net declaration input [1:2] s; 연속할당문을이용한 16비트출력버스 // 연속할당을갖는 net 선언 ( 함축적연속할당문 ) tri [1:n] busout = enable? data : Zee; // 4 개의 assign 문을이용한표현 assign data =(s == 0)? bus0 : Zee; assign data =(s == 1)? bus1 : Zee; assign data =(s == 2)? bus2 : Zee; assign data =(s == 3)? bus3 : Zee; /* 하나의 assign 문으로 4개의연속할당을표현 ( 위의 4개의 assign 문과등가임 ) assign data =(s == 0)? bus0 : Zee, data =(s == 1)? bus1 : Zee, data =(s == 2)? bus2 : Zee, data =(s == 3)? bus3 : Zee; */ endmodule 코드 4.2 Ver1.0 (2008) 101

4.1.1 할당지연과 net 지연 연속할당문의지연값지정 assign 뒤에지연연산자 (#) 를사용하여지정 우변피연산자값의변화에서부터그값이좌변에할당되기까지의 시간간격을지정 assign #10 wirea = a & b; wire #10 wirea = a & b; // 함축적연속할당문의지연 net 지연 net 선언문에서지연값을지정 지정된 net 지연이경과한후에할당이이루어짐 해당 net를구동하는모든구동자 ( 게이트프리미티브, 연속할당문 ) wire ) 등 #10 ) 에wireA; 영향을미침 Ver1.0 (2008) 102

4.1.1 할당지연과 net 지연 관성지연 (inertial delay) Verilog HDL 의 default 지연 지정된지연값보다입력신호의변화폭이작은경우, 입력신호의 변화가출력에영향을미치지않음 관성지연은게이트수준모델링에도동일하게적용 관성지연의적용과정 1 우변수식의값이평가된다. 2 평가된우변의값이좌변에할당예정된값과다르면, 현재예정된할당 event 가 취소된다. 3 새로운우변의값이좌변의현재값과동일하면할당을위한 event 가예정되지 않는다. 4 새로운우변의값이좌변의현재값과다르면, 지연이계산되고주어진지연후에 새로운할당 event 가일어나도록예정된다. Ver1.0 (2008) 103

4.1.1 할당지연과 net 지연 module inertial_delay(); reg a, b; assign #30 wirea = a & b; initial iti begin a = 1'b0; b = 1'b0; #50 a = 1'b1; b = 1'b1; #50 a = 1'b0; b = 1'b0; #50 a = 1'b1; b = 1'b1; #20 b = 1'b0; #50; end endmodule d 코드 4.3 Ver1.0 (2008) 104

4.2 절차형할당문 절차형할당문 reg, integer, real, time, realtime 등 variable 에값을갱신 지연을갖지않으며, 다음절차형할당문에의해값이갱신될때까지변수에 할당된값을유지 always, initial, task, function 등의프로시저 (procedure) 내부에서사용 문장의실행에의해좌변 variable 에값이할당되는소프트웨어적인특성 우변수식의 event 발생과는무관 할당문들의순서가시뮬레이션결과에영향을미칠수있음 함축적변수할당문 variable 선언문에서 variable 에대한초기값을설정 배열에대한함축적변수할당은허용되지않음 Ver1.0 (2008) 105

4.2 절차형할당문 module proc_assignment(a, b, c, out); input a, b; output out; reg out, c; always @(posedge c) begin c = a & b; // blocking assignment out <= c; // nonblocking assignment end endmodule 코드 4.4 reg[3:0] areg = 4'h4; reg[3:0] areg; 함축적변수할당문과등가 initial areg = 4'h4; reg [3:0] array [3:0] = 0; //illegal ( 배열에대한함축적변수할당문 ) Ver1.0 (2008) 106

4.3 절차형연속할당문 (PCA) 절차형연속할당문 (Procedural Continuous Assignment; PCA) 절차형할당문의예외적인구문 variable 또는 net에대해연속적구동을허용하는절차형할당문 assign - deassign 문 assign PCA 문 : reg 형 variable 에연속할당문인 assign 을사용하여 절차형할당을덮어쓰기 (override) 하는예외적인구문 deassign PCA 문 : variable 에대한 assign PCA 문의영향을제거 force-release 문 assign - deassign 문과기능이동일하나, force는 variable뿐만아니라 net에도사용될수있음 variable에대한force 문 : release 문이실행되기전까지절차형할당또는 PCA 문을덮어쓰기한다. net에대한force 문 : release 문이실행되기전까지 net, 게이트및모듈출력, 연속할당문등의모든 driver를덮어쓰기한다. Ver1.0 (2008) 107

4.3 절차형연속할당문 (PCA) edge-triggered gg D 플립플롭의비동기 clear/preset 동작모델링 module dff(q, d, clear, preset, clock); output q; input d, clear, preset, clock; reg q; always @(clear or preset) if(!clear) assign q = 0; else if(!preset) assign q = 1; else deassign q; always @(posedge clock) q = d; endmodule 코드 4.5 Ver1.0 (2008) 108

4.3 절차형연속할당문 (PCA) module force_release; reg a, b, c, d; wire e; and and1(e, a, b, c); initial begin $monitor("%d d=%b,e=%b", $time, d, e); assign d = a & b & c; a = 1; b = 0; c = 1; #10; force d =(a b c); force e =(a b c); #10 $stop; release d; release e; #10 $finish; 0 d=0,e=0 end 10 d=1,e=1 endmodule 20 d=0,e=0 0 코드 46 4.6 Ver1.0 (2008) 109