توجيه Timescale

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

يحدد التوجيه timescale وحدة الزمن و دقة الزمن للمحاكاة. وهو يخبر المحاكي بكيفية تفسير قيم التأخير مثل #10.

في الدروس السابقة، استخدمنا تأخيرات مثل #10 دون تحديد ما تعنيه القيمة "10". هل هي 10 نانو ثانية؟ أم 10 بيكو ثانية؟ توجيه timescale يجيب على هذا السؤال.

الصيغة:

`timescale time_unit / time_precision

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

علامة الاقتباس المائلة ` قبل timescale تعني أنها توجيه للمترجم (compiler directive).

مثال

`timescale 1ns / 1ps

time_unit = 1ns ← #10 تعني 10 نانو ثانية
time_precision = 1ps ← المحاكاة تقرب إلى أقرب بيكو ثانية

قيم النطاق الزمني الشائعة

وحدة الزمن	الدقة	حالة الاستخدام
`1ns / 1ns`	نانو ثانية	محاكاة بسيطة
`1ns / 1ps`	بيكو ثانية	أكثر دقة
`1ps / 1ps`	بيكو ثانية	تصاميم عالية السرعة
`1us / 1ns`	ميكرو ثانية	محاكاة بطيئة

كيف يؤثر ذلك على التأخيرات

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // ينتظر 10 نانو ثانية
end

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

قواعد هامة

القاعدة	الشرح
يجب أن تكون خارج الوحدات (modules)	توضع قبل أي تعريف للوحدة (module definition)
رمز الفاصلة العليا المائلة (Backtick)	`timescale وليس `'timescale`
وحدة الزمن ≥ دقة الزمن	`1ns / 1ps` مقبولة، بينما `1ps / 1ns` ليست كذلك
تؤثر على جميع التأخيرات في الملف	التأخيرات العامة، تأخيرات البوابات (gate delays)، وتأخيرات التعيين (assignment delays)

التحدي

ماذا تفعل:

أضف توجيه timescale المفقود لجعل التأخيرات تمثل 10ns و 20ns و 30ns.

ورقة مرجعية

تحدد التوجيه `timescale وحدة الزمن و دقة الزمن للمحاكاة. يجب وضعه قبل أي تعريف للوحدة (module).

`timescale time_unit / time_precision

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // ينتظر 10 نانو ثانية
end

time_unit — الوحدة الأساسية للتأخيرات (على سبيل المثال، #10 = 10ns)
time_precision — مدى دقة تقريب المحاكاة (يجب أن تكون ≤ وحدة الزمن)

مقياس الزمن (Timescale)	حالة الاستخدام
`1ns / 1ns`	محاكاة بسيطة
`1ns / 1ps`	أكثر دقة
`1ps / 1ps`	تصميمات عالية السرعة
`1us / 1ns`	محاكاة بطيئة

جرّب بنفسك

// TODO: (1ns / 1ps) أضف توجيه المقياس الزمني

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