Zahlen ohne feste Breite

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy. Lektion 15 von 90.

Eine Zahl ohne Größenangabe ist eine Zahl, bei der nicht angegeben wird, wie viele Bits sie hat. Wenn du eine Zahl ohne Größenpräfix schreibst, nimmt Verilog standardmäßig an, dass sie 32 Bits hat.

a = 'b1010;        // Unsized: Verilog treats this as 32 bits
a = 32'b1010;    // Wie oben, aber explizit angegeben

Zahlen ohne Größenangabe verwenden nur das Format und den Wert: [format][value]

format: die Basis der Zahl: b für binär, d für dezimal, h für hexadezimal oder o für oktal
value: die eigentliche Zahl (zum Beispiel 1010)

Der Apostroph ' ist weiterhin vor dem Formatbuchstaben erforderlich, aber davor steht keine Bitanzahl.

'b1010: 32-Bit-Binärzahl 1010
'd255: 32-Bit-Dezimalzahl 255
'hFF: 32-Bit-Hexadezimalzahl FF
'b1: 32-Bit-Binärzahl 1 (mit 31 führenden Nullen)

Codebeispiel:

reg [7:0] data;

initial begin
  data = 1010;      // Ohne Größenangabe: 32-Bit-Wert (kann eine Warnung auslösen)
  data = 'd255;     // Unsized: 32-bit decimal 255
  data = 'hFF;      // Ohne Größenangabe: 32-Bit-Hexadezimalwert FF
end

Ohne Größenangabe vs. mit Größenangabe

	Ohne Größenangabe	Mit Größenangabe
Beispiel	`1010` oder `'d255`	`8'b1010` oder `8'd255`
Bitbreite	32 Bit (Standard)	Explizit (wie angegeben)
Apostroph	Mit Format erforderlich	Erforderlich
Wann verwenden	Einfacher Testbench-Code	Hardwarezuweisungen

Mögliches Problem

Zahlen ohne Größenangabe können bei der Zuweisung an kleinere Register zu unerwartetem Verhalten führen:

reg [3:0] small_reg;
small_reg = 'b1111;   // 32-bit value, but fits in 4 bits (fine)
small_reg = 'b10000;  // 32-Bit-Wert, aber zu groß! (Warnung)

Das zweite Beispiel weist einem 4-Bit-Register einen 32-Bit-Wert 10000 zu. Nur die unteren 4 Bits bleiben erhalten (0000), was möglicherweise nicht deinen Erwartungen entspricht.

Wann ungrößenbeschränkte Zahlen verwendet werden

Ungößenbeschränkte Zahlen sind praktisch für:

Einfache Zahlen in Testbenches
Schleifenzähler
$display-Anweisungen

Verwende bei tatsächlichen Hardware-Zuweisungen Zahlen mit festgelegter Bitbreite, um die Bitbreite explizit anzugeben und Warnungen zu vermeiden.

Aufgabe

Im folgenden Code haben einige Zahlen keine Größenangabe. Ändere sie in Zahlen mit einer Bitbreite von 8 Bit, um Warnungen zu vermeiden.

Was zu tun ist:

Ändere a in eine 8-Bit-Binärzahl für 1010
Ändere b in eine 8-Bit-Dezimalzahl für 255
Ändere c in eine 8-Bit-Hexadezimalzahl für FF

Probier es selbst

module unsized_challenge;
  reg [7:0] a, b, c;
  
  initial begin
    a = 'b1010;      // Change to sized (8-bit binary)
    b = 'd255;     // In eine Darstellung mit festgelegter Breite ändern (8-Bit-Dezimalzahl)
    c = 'hFF;      // Change to sized (8-bit hex)
    
    $display("a = %b", a);
    $display("b = %b", b);
    $display("c = %b", c);
    $finish;
  end
endmodule