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Verilog-Blockierung und Nicht-Blockierung

Blockierung

Blockierung Zuweisungsanweisungen werden mit = zugewiesen und werden nacheinander in einem Verfahrensblock ausgeführt. Dies verhindert jedoch nicht die Ausführung von Anweisungen, die in einem parallelen Block ausgeführt werden.

  
  
module tb;
  reg [7:0] a, b, c, d, e;
  
  initial begin
    a = 8'hDA;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    b = 8'hF1;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    c = 8'h30;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
  end
  
  initial begin
    d = 8'hAA;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
 	e = 8'h55;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
  end
endmodule

Beachten Sie, dass es zwei initial gibt Blöcke, die beim Start der Simulation parallel ausgeführt werden. Anweisungen werden sequentiell in jedem Block ausgeführt und beide Blöcke enden zum Zeitpunkt 0ns. Genauer gesagt Variable a wird zuerst zugewiesen, gefolgt von der display-Anweisung, der dann alle anderen Anweisungen folgen. Dies ist in der Ausgabe sichtbar, wo Variable b und c sind 8'hxx in der ersten Anzeigeanweisung. Das liegt daran, dass die Variable b und c Zuweisungen wurden noch nicht ausgeführt, wenn die ersten $display heißt.

Simulationsprotokoll 
ncsim> run
[0] a=0xda b=0xx c=0xx
[0] a=0xda b=0xf1 c=0xx
[0] a=0xda b=0xf1 c=0x30
[0] d=0xaa e=0xx
[0] d=0xaa e=0x55
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Im nächsten Beispiel fügen wir ein paar Verzögerungen in denselben Satz von Anweisungen ein, um zu sehen, wie er sich verhält.

  
  
module tb;
  reg [7:0] a, b, c, d, e;
  
  initial begin
    a = 8'hDA;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    #10 b = 8'hF1;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    c = 8'h30;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
  end
  
  initial begin
    #5 d = 8'hAA;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
 	#5 e = 8'h55;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
  end
endmodule
Simulationsprotokoll 
ncsim> run
[0] a=0xda b=0xx c=0xx
[5] d=0xaa e=0xx
[10] a=0xda b=0xf1 c=0xx
[10] a=0xda b=0xf1 c=0x30
[10] d=0xaa e=0x55
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Nicht blockierend

Nicht blockierend Zuweisung ermöglicht das Planen von Zuweisungen, ohne die Ausführung nachfolgender Anweisungen zu blockieren, und wird durch einen <= angegeben Symbol. Es ist interessant festzustellen, dass dasselbe Symbol als Vergleichsoperator in Ausdrücken und als Zuweisungsoperator im Kontext einer nicht blockierenden Zuweisung verwendet wird. Wenn wir das erste Beispiel von oben nehmen, ersetzen Sie alle = Symbole mit einem nicht blockierenden Zuweisungsoperator <= , sehen wir einen Unterschied in der Ausgabe.

  
  
module tb;
  reg [7:0] a, b, c, d, e;
  
  initial begin
    a <= 8'hDA;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    b <= 8'hF1;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    c <= 8'h30;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
  end
  
  initial begin
    d <= 8'hAA;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
 	e <= 8'h55;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
  end
endmodule

Sehen Sie, dass alle $display Anweisungen gedruckt 'h'x . Der Grund für dieses Verhalten liegt in der Art und Weise, wie nicht blockierende Zuweisungen ausgeführt werden. Die RHS jeder nicht blockierenden Anweisung eines bestimmten Zeitschritts wird erfasst und geht zur nächsten Anweisung über. Der erfasste RHS-Wert wird der LHS-Variablen erst am Ende des Zeitschritts zugewiesen.

Simulationsprotokoll 
ncsim> run
[0] a=0xx b=0xx c=0xx
[0] a=0xx b=0xx c=0xx
[0] a=0xx b=0xx c=0xx
[0] d=0xx e=0xx
[0] d=0xx e=0xx
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Wenn wir also den Ausführungsablauf des obigen Beispiels aufschlüsseln, erhalten wir so etwas wie das unten gezeigte.

|__ Spawn Block1: initial
|      |___ Time #0ns : a <= 8'DA, is non-blocking so note value of RHS (8'hDA) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement: But a hasn't received new values so a=8'hx
|      |___ Time #0ns : b <= 8'F1, is non-blocking so note value of RHS (8'hF1) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement. But b hasn't received new values so b=8'hx
|      |___ Time #0ns : c <= 8'30, is non-blocking so note value of RHS (8'h30) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement. But c hasn't received new values so c=8'hx
|      |___ End of time-step and initial block, assign captured values into variables a, b, c
|
|__ Spawn Block2: initial
|      |___ Time #0ns : d <= 8'AA, is non-blocking so note value of RHS (8'hAA) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement: But d hasn't received new values so d=8'hx
|      |___ Time #0ns : e <= 8'55, is non-blocking so note value of RHS (8'h55) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement. But e hasn't received new values so e=8'hx
|      |___ End of time-step and initial block, assign captured values into variables d and e
|
|__ End of simulation at #0ns

Als nächstes verwenden wir das zweite Beispiel und ersetzen alle blockierenden Anweisungen durch nicht blockierende.

  
  
module tb;
  reg [7:0] a, b, c, d, e;
  
  initial begin
    a <= 8'hDA;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    #10 b <= 8'hF1;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
    c <= 8'h30;
    $display ("[%0t] a=0x%0h b=0x%0h c=0x%0h", $time, a, b, c);
  end
  
  initial begin
    #5 d <= 8'hAA;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
 	#5 e <= 8'h55;
    $display ("[%0t] d=0x%0h e=0x%0h", $time, d, e);
  end
endmodule

Wieder einmal können wir sehen, dass die Ausgabe anders ist als vorher.

Simulationsprotokoll 
ncsim> run
[0] a=0xx b=0xx c=0xx
[5] d=0xx e=0xx
[10] a=0xda b=0xx c=0xx
[10] a=0xda b=0xx c=0xx
[10] d=0xaa e=0xx
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Wenn wir den Ausführungsablauf aufschlüsseln, erhalten wir so etwas wie unten gezeigt.

|__ Spawn Block1 at #0ns: initial
|      |___ Time #0ns : a <= 8'DA, is non-blocking so note value of RHS (8'hDA) and execute next step
|      |___ Time #0ns : $display() is blocking, so execute this statement: But a hasn't received new values so a=8'hx
|      |___ End of time-step : Assign captured value to variable a, and a is now 8'hDA
|      |___ Wait until time advances by 10 time-units to #10ns
|	
|      |___ Time #10ns : b <= 8'F1, is non-blocking so note value of RHS (8'hF1) and execute next step
|      |___ Time #10ns : $display() is blocking, so execute this statement. But b hasn't received new values so b=8'hx
|	   |___ Time #10ns : c <= 8'30, is non-blocking so note value of RHS (8'h30) and execute next step
|      |___ Time #10ns : $display() is blocking, so execute this statement. But c hasn't received new values so c=8'hx
|      |___ End of time-step and initial block, assign captured values into variables b, c
|	
|__ Spawn Block2 at #0ns: initial
|      |___ Wait until time advances by 5 time-units to #5ns
|	
|      |___ Time #5ns : d <= 8'AA, is non-blocking so note value of RHS (8'hAA) and execute next step
|      |___ Time #5ns : $display() is blocking, so execute this statement: But d hasn't received new values so d=8'hx
|      |___ End of time-step : Assign captured value to variable d, and d is now 8'hAA
|      |___ Wait until time advances by 5 time-units to #5ns
|	
|      |___ Time #10ns : e <= 8'55, is non-blocking so note value of RHS (8'h55) and execute next step
|      |___ Time #10ns : $display() is blocking, so execute this statement. But e hasn't received new values so e=8'hx
|      |___ End of time-step and initial block, assign captured values to variable e, and e is now 8'h55
|
|__ End of simulation at #10ns

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