Reduction Operators

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

Les opérateurs de réduction s’appliquent à tous les bits d’un seul vecteur et les réduisent à un résultat d’un seul bit. Contrairement aux opérateurs bit à bit 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 all bits valent 1
`\|`	OU de réduction	1 si at least one bit vaut 1
`^`	OU exclusif de réduction	1 si un odd number de bits valent 1
`~&`	NAND de réduction	0 si all bits valent 1
`~\|`	NOR de réduction	0 si at least one bit vaut 1
`~^`	XNOR de réduction	1 si un even number de bits valent 1

Fonctionnement

Réduction AND (&) :

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

OU de réduction (|) :

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

Réduction XOR (^) :

^4'b1010 = 0   // two 1's (even) → 0
^4'b1000 = 1   // one 1 (odd) → 1
^4'b1111 = 0   // quatre 1's (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 sont à 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 (odd number de 1) :

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

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 un bit quelconque de b vaut 1 et stockez le résultat dans any_one
Vérifiez si c contient un nombre impair de 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