Timescale-Direktive

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy — Lektion 70 von 90.

Die timescale-Direktive legt die Zeiteinheit und die Zeitgenauigkeit für die Simulation fest. Sie teilt dem Simulator mit, wie Verzögerungswerte wie #10 zu interpretieren sind.

In vorherigen Lektionen haben wir Verzögerungen wie #10 verwendet, ohne anzugeben, was „10“ bedeutet. Sind es 10 Nanosekunden? 10 Pikosekunden? Die timescale-Direktive beantwortet diese Frage.

Syntax:

`timescale time_unit / time_precision

Teil	Bedeutung	Beispiel
`time_unit`	Die Basiseinheit für Verzögerungen	`1ns`
`time_precision`	Wie präzise die Simulation sein sollte	`1ps`

Das Backtick-Zeichen ` vor timescale bedeutet, dass es sich um eine Compiler-Direktive handelt.

Beispiel

`timescale 1ns / 1ps

time_unit = 1ns → #10 bedeutet 10 Nanosekunden
time_precision = 1ps → Simulation rundet auf die nächste Pikosekunde

Gängige Timescale-Werte

Zeiteinheit	Präzision	Anwendungsfall
`1ns / 1ns`	Nanosekunde	Einfache Simulationen
`1ns / 1ps`	Pikosekunde	Präziser
`1ps / 1ps`	Pikosekunde	Hochgeschwindigkeits-Designs
`1us / 1ns`	Mikrosekunde	Langsame Simulationen

Wie es sich auf Verzögerungen auswirkt

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // Wartet 10 Nanosekunden
end

Ohne timescale nehmen einige Simulatoren einen Standardwert an (oft 1ns). Es ist am besten, diesen immer anzugeben.

Wichtige Regeln

Regel	Erklärung
Muss außerhalb von Modulen stehen	Vor jeder Moduldefinition platziert
Backtick-Symbol	`timescale nicht `'timescale`
Zeiteinheit ≥ Zeitpräzision	`1ns / 1ps` ist in Ordnung, `1ps / 1ns` nicht
Beeinflusst alle Verzögerungen in der Datei	Allgemeine Verzögerungen, Gate-Verzögerungen, Zuweisungsverzögerungen

Aufgabe

Was zu tun ist:

Füge die fehlende timescale-Direktive hinzu, damit die Verzögerungen 10ns, 20ns und 30ns repräsentieren.

Spickzettel

Die `timescale-Direktive legt die Zeiteinheit und die Zeitpräzision für die Simulation fest. Sie muss vor jeder Moduldefinition platziert werden.

`timescale time_unit / time_precision

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // Wartet 10 Nanosekunden
end

time_unit — die Basiseinheit für Verzögerungen (z. B. #10 = 10ns)
time_precision — wie genau die Simulation rundet (muss ≤ Zeiteinheit sein)

Timescale	Anwendungsfall
`1ns / 1ns`	Einfache Simulationen
`1ns / 1ps`	Präziser
`1ps / 1ps`	Hochgeschwindigkeits-Designs
`1us / 1ns`	Langsame Simulationen

Probier es selbst

// TODO: Timescale-Direktive hinzufügen (1ns / 1ps)

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