XOR XNOR Gatter

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy — Lektion 41 von 90.

Diese Lektion behandelt zwei zusätzliche Logikgatter: XOR (exklusives ODER) und XNOR (exklusives NOR). Diese Gatter sind nützlich für den Vergleich von Bits und die Paritätsprüfung.

XOR-Gatter

Das XOR-Gatter gibt 1 aus, wenn die Eingänge verschieden sind.

Wahrheitstabelle (2 Eingänge):

a	b	out
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Verilog-Gatter-Primitiv:

xor(out, a, b);

Äquivalent zur kontinuierlichen Zuweisung:

assign out = a ^ b;

XNOR-Gatter

Das XNOR-Gatter gibt 1 aus, wenn die Eingänge gleich sind. Es ist das Gegenteil von XOR.

Wahrheitstabelle (2 Eingänge):

a	b	out
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Verilog-Gatter-Primitiv:

xnor(out, a, b);

Äquivalent zur kontinuierlichen Zuweisung:

assign out = a ~^ b;   // oder ~(a ^ b)

Mehrere Eingänge

XOR- und XNOR-Gatter können mehr als 2 Eingänge haben. Der Ausgang ist:

XOR: 1, wenn eine ungerade Anzahl von Eingängen 1 ist
XNOR: 1, wenn eine gerade Anzahl von Eingängen 1 ist

xor(out, a, b, c);      // 3-Eingang-XOR
xnor(out, p, q, r, s);  // 4-Eingang-XNOR

Beispiel (3-Eingang-XOR):

a	b	c	out
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

Häufige Anwendungen

Anwendung	Beispiel
Vergleichen, ob zwei Bits unterschiedlich sind	`xor(diff, a, b)`
Vergleichen, ob zwei Bits gleich sind	`xnor(same, a, b)`
Paritätsgenerierung (ungerade Anzahl von 1en)	`xor(parity, data[0], data[1], data[2], data[3])`
Paritätsprüfung (gerade Anzahl von 1en)	`xnor(parity, data[0], data[1], data[2], data[3])`

Codebeispiel

module xor_xnor_demo (
  input a, b,
  output xor_out,
  output xnor_out
);
  xor(xor_out, a, b);
  xnor(xnor_out, a, b);
endmodule

Zusammenfassungstabelle

Gatter	Ausgang 1, wenn	Primitiv	Operator
XOR	Eingänge unterschiedlich sind	`xor(out, a, b)`	`^`
XNOR	Eingänge gleich sind	`xnor(out, a, b)`	`~^`

Aufgabe

Fügen Sie die fehlenden Gatter-Primitive basierend auf den Aufgaben hinzu.

Was zu tun ist:

Erstellen Sie ein XOR-Gatter mit dem Ausgang xor_result und den Eingängen x und y
Erstellen Sie ein XNOR-Gatter mit dem Ausgang xnor_result und den Eingängen x und y

Spickzettel

XOR gibt 1 aus, wenn die Eingänge unterschiedlich sind. XNOR gibt 1 aus, wenn die Eingänge gleich sind.

Gatter	Ausgang 1 wenn	Primitiv	Operator
XOR	Eingänge unterschiedlich sind	`xor(out, a, b)`	`^`
XNOR	Eingänge gleich sind	`xnor(out, a, b)`	`~^`

Bei mehreren Eingängen: XOR gibt 1 aus, wenn eine ungerade Anzahl von Eingängen 1 ist; XNOR gibt 1 aus, wenn eine gerade Anzahl von Eingängen 1 ist.

xor(out, a, b, c);      // 3-input XOR
xnor(out, p, q, r, s);  // 4-input XNOR

Probier es selbst

module xor_xnor_challenge (
  input x,
  input y,
  output xor_result,
  output xnor_result
);
  
  // TODO: XOR-Gatter hinzufügen (xor_result = x ^ y)
  
  // TODO: XNOR-Gatter hinzufügen (xnor_result = x ~^ y)

endmodule