Logische Operatoren

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy — Lektion 24 von 90.

Logische Operatoren arbeiten mit ganzen Werten und geben ein einzelnes Ergebnis zurück: 1 (wahr) oder 0 (falsch). Im Gegensatz zu bitweisen Operatoren, die Bit für Bit arbeiten, behandeln logische Operatoren den gesamten Wert entweder als wahr (nicht Null) oder falsch (Null).

Typ	Beispiel	Ergebnis
Bitweises UND	`4'b1010 & 4'b1100`	`4'b1000` (mehrere Bits)
Logisches UND	`(4'b1010 && 4'b1100)`	`1` (einzelnes Bit)

Verfügbare logische Operatoren

Operator	Bedeutung	Beschreibung
`&&`	Logisches UND	Wahr, wenn beide Operanden wahr sind (ungleich Null)
`\|\|`	Logisches ODER	Wahr, wenn mindestens ein Operand wahr ist
`!`	Logisches NICHT	Wahr, wenn der Operand falsch ist (Null)

Wie sie funktionieren

Logisches UND (&&):

(5 && 3)   // 1 (beide ungleich Null)
(5 && 0)   // 0 (zweiter Wert ist Null)
(0 && 0)   // 0 (beide Null)

Logisches ODER (||):

(5 || 3)   // 1 (mindestens eins ungleich Null)
(5 || 0)   // 1 (erstes ungleich Null)
(0 || 0)   // 0 (beide Null)

Logisches NICHT (!):

!5         // 0 (Nicht-Null wird zu falsch)
!0         // 1 (Null wird zu wahr)

Code-Beispiel

module logical_demo;
  reg a, b;
  reg and_res, or_res, not_res;
  
  initial begin
    a = 5;
    b = 0;
    
    and_res = (a && b);   // 5 && 0 = 0
    or_res  = (a || b);   // 5 || 0 = 1
    not_res = !a;         // !5 = 0
    
    $display("5 && 0 = %d", and_res);
    $display("5 || 0 = %d", or_res);
    $display("!5     = %d", not_res);
    $finish;
  end
endmodule

Ausgabe:

5 && 0 = 0
5 || 0 = 1
!5     = 0

Häufige Verwendung

Logische Operatoren werden in if-Anweisungen und Bedingungen verwendet:

if (a && b)           // Wahr, wenn sowohl a als auch b ungleich Null sind
  $display("Both true");

if (a || b)           // Wahr, wenn mindestens eines ungleich Null ist
  $display("At least one true");

if (!reset)           // Wahr, wenn reset 0 ist
  $display("Reset is inactive");

Aufgabe

Schreiben Sie die korrekten logischen Ausdrücke für jede Aufgabe.

Was zu tun ist:

Prüfen Sie, ob value1 UND value2 beide wahr sind, und speichern Sie das Ergebnis in and_out
Prüfen Sie, ob value1 ODER value2 wahr ist, und speichern Sie das Ergebnis in or_out
Prüfen Sie, ob value1 falsch ist, und speichern Sie das Ergebnis in not_out

Spickzettel

Logische Operatoren behandeln ganze Werte als wahr (ungleich Null) oder falsch (Null) und geben ein einzelnes Bit als Ergebnis zurück.

Operator	Bedeutung	Ergebnis
`&&`	Logisches UND	`1`, wenn beide Operanden ungleich Null sind
`\|\|`	Logisches ODER	`1`, wenn mindestens ein Operand ungleich Null ist
`!`	Logisches NICHT	`1`, wenn der Operand Null ist

(5 && 3)  // 1
(5 && 0)  // 0
(5 || 0)  // 1
(0 || 0)  // 0
!5        // 0
!0        // 1

Im Vergleich zu bitweisen Operatoren fassen logische Operatoren den gesamten Wert zusammen:

4'b1010 &  4'b1100  // 4'b1000 (bitweise, mehrere Bits)
4'b1010 && 4'b1100  // 1       (logisch, einzelnes Bit)

Häufig in Bedingungen verwendet:

if (a && b)   // wahr, wenn beide ungleich Null
if (a || b)   // wahr, wenn mindestens einer ungleich Null
if (!reset)   // wahr, wenn reset 0 ist

Probier es selbst

module logical_challenge;
  reg [3:0] value1, value2;
  reg and_out, or_out, not_out;
  
  initial begin
    value1 = 4'd12;
    value2 = 4'd5;
    
    and_out = ______;   // value1 && value2
    or_out  = ______;   // value1 || value2
    not_out = ______;   // !value1
    
    $display("%d && %d = %d", value1, value2, and_out);
    $display("%d || %d = %d", value1, value2, or_out);
    $display("!%d     = %d", value1, not_out);
    $finish;
  end
endmodule