المعامل الشرطي

جزء من قسم الأساسيات في رحلة Verilog على Coddy — الدرس 28 من 90.

يقوم المعامل الشرطي ? : بالاختيار بين قيمتين بناءً على شرط ما. ويُسمى أيضاً بالمعامل الثلاثي (ternary operator). يقوم المعامل الشرطي بتقييم شرط ما ويعيد إحدى القيمتين:

condition ? value_if_true : value_if_false

إذا كان الشرط صحيحاً (1)، يتم إرجاع القيمة الأولى. وإذا كان خاطئاً (0)، يتم إرجاع القيمة الثانية.

لماذا نستخدم العامل الشرطي

إنها طريقة مختصرة لكتابة منطق if-else البسيط في سطر واحد. تشمل الاستخدامات الشائعة ما يلي:

الاختيار بين إشارتين
إنشاء أجهزة تعدد الإرسال (Multiplexers)
تعيين القيم الافتراضية
عمليات التعيين الشرطية المضمنة

الصيغة والأمثلة

مثال أساسي:

result = (a > b) ? a : b;   // يحصل result على القيمة الأكبر من a و b

الاختيار بين القيم:

data_out = (enable) ? data_in : 8'b00000000;   // إخراج البيانات إذا تم التمكين، وإلا 0

عكس الإشارة بشكل مشروط:

out = (invert) ? ~in : in;   // إذا كانت قيمة invert هي 1، يتم عكس المخرج؛ وإلا يظل دون تغيير

مثال على الكود

module conditional_demo;
  reg [3:0] a, b, max;
  reg enable;
  reg [3:0] data_in, data_out;
  
  initial begin
    a = 4'd7;
    b = 4'd9;
    enable = 1;
    data_in = 4'b1010;
    
    max = (a > b) ? a : b;           // 9
    data_out = (enable) ? data_in : 4'b0000;   // 1010
    
    $display("max = %d", max);
    $display("data_out = %b", data_out);
    $finish;
  end
endmodule

المخرجات:

max = 9
data_out = 1010

عوامل الشرط المتداخلة

يمكنك تداخل العوامل الشرطية لإجراء اختيارات متعددة:

result = (a > b) ? a : (b > c) ? b : c;   // العثور على الأكبر من بين ثلاث قيم

استخدم الأقواس لجعل الشروط المتداخلة واضحة.

ملاحظات هامة

يجب أن يكون الشرط بتًا واحدًا (أو تعبيرًا يتم تقييمه إلى 0 أو 1)
يجب أن يكون لكلا خياري القيمة نفس عرض البتات (bit width)
يمكن استخدام العامل في التعيينات المستمرة (assign) والكتل الإجرائية (always، initial)

التحدي

اكتب التعبيرات الشرطية الصحيحة لكل مهمة.

ما يجب القيام به:

قم بتعيين max إلى القيمة الأكبر بين x و y
قم بتعيين abs إلى القيمة المطلقة لـ val (إذا كانت سالبة، اجعلها موجبة)
قم بتعيين output_data إلى data إذا كانت enable تساوي 1، وإلا فقم بتعيينها إلى 8'b0

ورقة مرجعية

يختار العامل الشرطي (الثلاثي) ? : بين قيمتين بناءً على شرط معين:

condition ? value_if_true : value_if_false

أمثلة:

max      = (a > b) ? a : b;                  // الأكبر بين a و b
data_out = (enable) ? data_in : 8'b0;        // إخراج البيانات إذا كان التمكين مفعلاً، وإلا 0
out      = (invert) ? ~in : in;              // عكس الإشارة بشكل مشروط

العوامل الشرطية المتداخلة:

result = (a > b) ? a : (b > c) ? b : c;     // الأكبر بين ثلاث قيم

ملاحظات:

يجب أن تكون نتيجة الشرط 0 أو 1
يجب أن يكون لكلا خياري القيمة نفس عرض البتات (bit width)
يمكن استخدامه في كتل assign و always و initial

جرّب بنفسك

module conditional_challenge;
  reg [3:0] x, y;
  reg [3:0] max;
  reg signed [3:0] val;
  reg [3:0] abs;
  reg enable;
  reg [7:0] data;
  reg [7:0] output_data;
  
  initial begin
    x = 4'd12;
    y = 4'd8;
    val = -4'sd5;
    enable = 1;
    data = 8'b10101010;
    
    max = ______;          // الأكبر بين x و y
    abs = ______;          // القيمة المطلقة لـ val
    output_data = ______;  // data إذا كان enable مفعلًا، وإلا 0
    
    $display("max = %d", max);
    $display("abs = %d", abs);
    $display("output_data = %b", output_data);
    $finish;
  end
endmodule