Casex und Casez

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy — Lektion 56 von 90.

Manchmal sind nur bestimmte Bits in einem Wert von Bedeutung, während andere Bits ignoriert werden können. Zum Beispiel möchten Sie in einem Prioritäts-Encoder das erste 1-Bit finden, unabhängig von den anderen Bits.

Eine reguläre case-Anweisung würde von Ihnen verlangen, jede mögliche Kombination der Don't-Care-Bits aufzulisten — was bei breiten Bussen unmöglich ist.

casez und casex lösen dieses Problem, indem sie es Ihnen ermöglichen, bestimmte Bits unter Verwendung von ?, z oder x als „don't care“ zu markieren.

Casez vs. Casex vs. reguläres Case

Anweisung	Don't-Care-Bits	Bestens geeignet für
`case`	Keine	Exakte Übereinstimmung
`casez`	`z` oder `?`	Prioritäts-Encoder (empfohlen)
`casex`	`x`, `z` oder `?`	Vermeiden (verbirgt Bugs)

casez ignoriert Bits, die z oder ? sind (empfohlen)
casex ignoriert ebenfalls x Bits — was Simulationsfehler verbergen kann

Verwenden Sie immer casez, nicht casex. casex wurde zuerst erstellt, aber Ingenieure erkannten, dass es gefährlich ist, da es x-Werte ignoriert (die oft auf nicht initialisierte Register oder Simulationsfehler hinweisen). casez wurde als sicherere Alternative eingeführt.

Beispiel

casez (data)
  4'b???1: out = 0;   // Bit0 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b??1?: out = 1;   // Bit1 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b?1??: out = 2;   // Bit2 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b1???: out = 3;   // Bit3 muss 1 sein, andere sind egal
endcase

Das ? bedeutet „egal“ – dieses Bit kann 0, 1 oder beliebig sein.

Aufgabe

Was zu tun ist:

Fügen Sie die fehlende casez-Anweisung hinzu, damit dieser Decoder funktioniert.

Wie es funktioniert:

input = 4'b???1 → out = 4'b0001
input = 4'b??1? → out = 4'b0010
input = 4'b?1?? → out = 4'b0100
input = 4'b1??? → out = 4'b1000
Default → out = 4'b0000

Spickzettel

casez ermöglicht den Mustervergleich mit Don't-Care-Bits unter Verwendung von ? oder z, was nützlich für Prioritäts-Encoder ist, bei denen nur bestimmte Bits von Bedeutung sind.

Anweisung	Don't-Care-Bits	Anmerkungen
`case`	Keine	Exakte Übereinstimmung
`casez`	`z` oder `?`	Empfohlen
`casex`	`x`, `z`, oder `?`	Vermeiden — verbirgt Fehler

Bevorzugen Sie immer casez gegenüber casex. casex ignoriert x-Werte, was nicht initialisierte Register oder Simulationsfehler maskieren kann.

casez (data)
  4'b???1: out = 0;   // Bit0 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b??1?: out = 1;   // Bit1 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b?1??: out = 2;   // Bit2 muss 1 sein, andere sind egal
  4'b1???: out = 3;   // Bit3 muss 1 sein, andere sind egal
  default: out = 0;
endcase

Das ? bedeutet "don't care" — dieses Bit kann 0, 1 oder beliebig sein.

Probier es selbst

module decoder (
  input [3:0] in,
  output reg [3:0] out
);
  
  always @(*) begin
    // TODO: casez-Anweisung hinzufügen
    // in = 4'b???1 -> out = 4'b0001
    // in = 4'b??1? -> out = 4'b0010
    // in = 4'b?1?? -> out = 4'b0100
    // in = 4'b1??? -> out = 4'b1000
    // default -> out = 4'b0000
  end
  
endmodule