Opérateurs de réduction

Fait partie de la section Fondamentaux du Journey Verilog de Coddy. Leçon 25 sur 90.

Les opérateurs de réduction agissent sur tous les bits d’un seul vecteur et les réduisent à un résultat d’un seul bit. Contrairement aux opérateurs binaires qui comparent deux nombres bit par bit, les opérateurs de réduction prennent un nombre et effectuent une opération sur tous ses bits afin de produire un seul résultat.

Opérateur	Opération	Résultat
`&`	ET de réduction	1 si tous les bits sont à 1
`\|`	OU de réduction	1 si au moins un bit est à 1
`^`	OU exclusif de réduction	1 si un nombre impair de bits sont à 1
`~&`	NON-ET de réduction	0 si tous les bits sont à 1
`~\|`	NON-OU de réduction	0 si au moins un bit est à 1
`~^`	NON-OU exclusif de réduction	1 si un nombre pair de bits sont à 1

Comment ils fonctionnent

ET de réduction (&) :

&4'b1111 = 1   // all bits are 1
&4'b1011 = 0   // tous les bits ne sont pas à 1
&4'b0000 = 0   // all bits are 0

OR de réduction (|) :

|4'b0000 = 0   // no bits are 1
|4'b0100 = 1   // au moins un bit vaut 1
|4'b1111 = 1   // all bits are 1

XOR de réduction (^) :

^4'b1010 = 0   // two 1's (even) → 0
^4'b1000 = 1   // one 1 (odd) → 1
^4'b1111 = 0   // quatre 1 (pair) → 0

Exemple de code

module reduction_demo;
  reg [3:0] a, b, c;
  reg and_red, or_red, xor_red;
  
  initial begin
    a = 4'b1111;
    b = 4'b1010;
    c = 4'b1000;
    
    and_red = &a;      // 1111 → 1
    or_red  = |b;      // 1010 → 1
    xor_red = ^c;      // 1000 → 1
    
    $display("&4'b1111 = %d", and_red);
    $display("|4'b1010 = %d", or_red);
    $display("^4'b1000 = %d", xor_red);
    $finish;
  end
endmodule

Sortie :

&4'b1111 = 1
|4'b1010 = 1
^4'b1000 = 1

Utilisations courantes

Vérifier si tous les bits valent 1 :

all_ones = &data;   // 1 si data == 8'b11111111

Vérifier si un bit quelconque vaut 1 :

any_one = |data;    // 1 si data != 0

Vérifier la parité (nombre impair de 1) :

odd_parity = ^data; // 1 si le nombre de 1 est impair

Vérifier si tous les bits sont à 0 :

all_zeros = ~|data; // 1 si data == 0

Défi

Écrivez les expressions de réduction correctes pour chaque tâche.

À faire :

Vérifiez si tous les bits de a valent 1 et stockez le résultat dans all_ones
Vérifiez si au moins un bit de b vaut 1 et stockez le résultat dans any_one
Vérifiez si c contient un nombre impair de bits à 1 et stockez le résultat dans odd_parity

Essayez vous-même

module reduction_challenge;
  reg [3:0] a, b, c;
  reg all_ones, any_one, odd_parity;
  
  initial begin
    a = 4'b1111;
    b = 4'b0100;
    c = 4'b1011;
    
    all_ones  = ______;   // all bits 1?
    any_one   = ______;   // any bit 1?
    odd_parity = ______;   // odd number of 1's?
    
    $display("&4'b1111 = %d", all_ones);
    $display("|4'b0100 = %d", any_one);
    $display("^4'b1011 = %d", odd_parity);
    $finish;
  end
endmodule