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 (ungleich null) oder als falsch (null).

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

Verfügbare logische Operatoren

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

So funktionieren sie

Logisches AND (&&):

(5 && 3)   // 1 (beide ungleich null)
(5 && 0)   // 0 (zweites ist null)
(0 && 0)   // 0 (beide null)

Logisches OR (||):

(5 || 3)   // 1 (mindestens einer ungleich null)
(5 || 0)   // 1 (erster ungleich null)
(0 || 0)   // 0 (beide null)

Logisches NOT (!):

!5         // 0 (Nicht-Null wird false)
!0         // 1 (Null wird true)

Codebeispiel

module logical_demo;
  reg [3:0] 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 einer ungleich null ist
  $display("At least one true");

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

Aufgabe

Schreibe die korrekten logischen Ausdrücke für jede Aufgabe.

Was zu tun ist:

Prüfe, ob value1 UND value2 beide wahr sind, und speichere das Ergebnis in and_out
Prüfe, ob value1 ODER value2 wahr ist, und speichere das Ergebnis in or_out
Prüfe, ob value1 falsch ist, und speichere das Ergebnis in not_out

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