توجيه Timescale

جزء من قسم الأساسيات في رحلة Verilog على Coddy — الدرس 70 من 90.

تحدد التوجيهية timescale وحدة الوقت (time unit) ودقة الوقت (time precision) للمحاكاة. وهي تخبر المحاكي بكيفية تفسير قيم التأخير مثل #10.

في الدروس السابقة، استخدمنا التأخيرات مثل #10 دون تحديد ما يعنيه "10". هل هي 10 نانو ثانية؟ أم 10 بيكو ثانية؟ التوجيه timescale يجيب على هذا السؤال.

الصياغة (Syntax):

`timescale time_unit / time_precision

الجزء	المعنى	مثال
`time_unit`	الوحدة الأساسية للتأخيرات	`1ns`
`time_precision`	مدى دقة المحاكاة المطلوبة	`1ps`

علامة ` القبلية قبل timescale تعني أنها موجّه للمترجم (compiler directive).

مثال

`timescale 1ns / 1ps

time_unit = 1ns ← تعني #10 10 nanoseconds
time_precision = 1ps ← يقوم المحاكاة بالتقريب لأقرب بيكوثانية

قيم timescale الشائعة

وحدة الوقت	الدقة	حالة الاستخدام
`1ns / 1ns`	نانوثانية	محاكاة بسيطة
`1ns / 1ps`	بيكوثانية	أكثر دقة
`1ps / 1ps`	بيكوثانية	تصاميم عالية السرعة
`1us / 1ns`	ميكروثانية	محاكاة بطيئة

كيف تؤثر على التأخيرات (Delays)

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // ينتظر 10 نانوثانية
end

بدون timescale، تفترض بعض أجهزة المحاكاة قيمة افتراضية (غالباً 1ns). من الأفضل دائماً تحديدها.

قواعد مهمة

القاعدة	الشرح
يجب أن تكون خارج الموديولات	توضع قبل أي تعريف للموديول
رمز Backtick	`timescale وليس `'timescale`
وحدة الوقت (Time unit) ≥ دقة الوقت (time precision)	`1ns / 1ps` مقبول، بينما `1ps / 1ns` غير مقبول
تؤثر على جميع التأخيرات في الملف	التأخيرات العامة، تأخيرات البوابات، وتأخيرات الإسناد

التحدي

ما يجب فعله:

أضف توجيه timescale المفقود لتمثيل التأخيرات بـ 10ns و 20ns و 30ns.

جرّب بنفسك

// TODO: أضف توجيه timescale (1ns / 1ps)

module timescale_challenge;
  
  initial begin
    $display("Time %0t", $time);
    #10 $display("Time %0t (10ns = 10000ps)", $time);
    #10 $display("Time %0t (20ns = 20000ps)", $time);
    #10 $display("Time %0t (30ns = 30000ps)", $time);
    $finish;
  end
endmodule