Arrays

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy — Lektion 10 von 90.

Ein Array ermöglicht es Ihnen, mehrere Werte in einer Variablen zu speichern. Auf jedes Element im Array kann über seinen Index zugegriffen werden.

Hinweis: Ein Array ist kein separater Datentyp. Es ist eine Sammlung von wire-, reg-, integer- oder real-Typen.

Arrays deklarieren

Syntax: <data_type> <name> [<size>];

reg [7:0] memory [0:255];   // 256 Bytes Speicher (jeweils 8 Bit)
reg data [0:7];              // 8 Ein-Bit-Register
wire [3:0] bus [0:3];       // 4 Busse, jeweils 4 Bit breit
integer counters [0:9];      // 10 Integer

Die Zahl in Klammern [ ] ist die Array-Größe, nicht die Bitbreite.

Zugriff auf Array-Elemente

reg [7:0] memory [0:3];

memory[0] = 165;        // Dezimal 165
memory[1] = 90;         // Dezimal 90
memory[2] = memory[0] + memory[1];

$display("%d", memory[2]);  // Gibt aus: 255

Arrays sind in Testbenches sehr nützlich, um Testdaten zu speichern.

Mehrdimensionale Arrays

Sie können Arrays mit mehreren Dimensionen erstellen:

reg [7:0] matrix [0:3][0:3];   // 4x4-Array von 8-Bit-Werten

matrix[0][0] = 255;            // 8'hFF = 255 dezimal
matrix[2][1] = 85;             // 8'h55 = 85 dezimal

Array vs. Vektor

	Vektor	Array
Beschreibung	Multi-Bit-Wire oder -Reg	Sammlung mehrerer Werte
Syntax	`[MSB:LSB]`	`[size]`
Beispiel	`reg [7:0] data;`	`reg [7:0] mem [0:255];`
Zugriff	`data[3]` (Bit 3)	`mem[3]` (Element 3)

Ein Vektor ist ein Wert mit mehreren Bits.
Ein Array ist mehrere Werte, jeder mit seinen eigenen Bits.

Wichtige Hinweise

Arrays sind in vielen Tools nicht synthetisierbar, wenn sie mit großen Größen verwendet werden
Arrays werden meistens in Testbenches verwendet
Verwenden Sie für Hardware-Speicher spezielle Speicher-Primitive

Aufgabe

Vervollständigen Sie den folgenden Code, um ein Array zu erstellen, das 4 Testwerte speichert.

Was zu tun ist:

Deklarieren Sie ein Array namens test_data
1. Verwenden Sie den Datentyp reg (da er Werte in einer Testbench speichert)
2. Jedes Element sollte 8 Bit breit sein ([7:0])
3. Das Array sollte 4 Elemente haben ([0:3])

Spickzettel

Arrays speichern mehrere Werte in einer einzigen Variablen, auf die über einen Index zugegriffen wird. Ein Array ist eine Sammlung von wire, reg, integer oder real Typen.

Deklarationssyntax: <data_type> <name> [<size>];

reg [7:0] memory [0:255];  // 256 Elemente, jedes 8 Bit breit
wire [3:0] bus [0:3];      // 4 Elemente, jedes 4 Bit breit
integer counters [0:9];    // 10 Integer

Zugriff auf Elemente:

memory[0] = 165;
memory[2] = memory[0] + memory[1];
$display("%d", memory[2]);

Mehrdimensionale Arrays:

reg [7:0] matrix [0:3][0:3];  // 4x4 Array aus 8-Bit-Werten
matrix[0][0] = 255;

Array vs. Vektor:

Vektor — ein Wert mit mehreren Bits: reg [7:0] data; — data[3] greift auf Bit 3 zu
Array — mehrere Werte, jeder mit seinen eigenen Bits: reg [7:0] mem [0:255]; — mem[3] greift auf Element 3 zu

Arrays werden hauptsächlich in Testbenches verwendet; für Hardware-Speicher sollten spezielle Speicher-Primitive verwendet werden.

Probier es selbst

module arrays;
  
  // Deklariere ein Array namens test_data
  // Es sollte 4 Elemente haben, jedes 8 Bit breit
  // Verwende den Datentyp reg (da er Werte in einer testbench speichert)

  
  integer i;
  
  initial begin
    test_data[0] = 170;   
    test_data[1] = 240;    
    test_data[2] = 204;    
    test_data[3] = 15;   
    
    for (i = 0; i < 4; i = i + 1) begin
      $display("test_data[%0d] = %b", i, test_data[i]);
    end
    $finish;
  end
  
endmodule