配列

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部。レッスン 10/90。

配列を使うと、1つの変数に複数の値を格納できます。配列内の各要素には、そのインデックスでアクセスできます。

注意: 配列は独立したデータ型ではありません。wire、reg、integer、またはreal型の集合です。

配列の宣言

構文: <data_type> <name> [<size>];

reg [7:0] memory [0:255];   // 256バイトのメモリ（各8ビット）
reg data [0:7];              // 8個の1ビットレジスタ
wire [3:0] bus [0:3];       // 4本のバス（各4ビット幅）
integer counters [0:9];      // 10個の整数

角括弧 [ ] 内の数値は、ビット幅ではなく配列のサイズです。

配列要素へのアクセス

reg [7:0] memory [0:3];
memory[0] = 165;        // 10進数 165
memory[1] = 90;         // 10進数 90
memory[2] = memory[0] + memory[1];
$display("%d", memory[2]);  // 出力: 255

配列は、テストベンチでテストデータを保存するのにとても便利です。

多次元配列

複数の次元を持つ配列を作成できます。

reg [7:0] matrix [0:3][0:3];   // 8ビット値の4x4配列
matrix[0][0] = 255;            // 8'hFF = 10進数の255
matrix[2][1] = 85;             // 8'h55 = 10進数の85

配列とベクターの違い

	ベクター	配列
概要	複数ビットのワイヤまたはレジスタ	複数の値の集合
構文	`[MSB:LSB]`	`[size]`
例	`reg [7:0] data;`	`reg [7:0] mem [0:255];`
アクセス	`data[3]`（ビット3）	`mem[3]`（要素3）

ベクトルは複数のビットを持つ1つの値です。
配列は複数の値で、それぞれが独自のビットを持ちます。

重要な注意事項

reg 配列は合成可能です。合成ツールは、reg [7:0] mem [0:255];のような配列から、RAMやレジスタファイルなどのメモリを構築します。
配列は、テストデータを保存するためにテストベンチでも使用されます。

チャレンジ

以下のコードを完成させて、4つのテスト値を格納する配列を作成しましょう。

やること:

test_data という名前の配列を宣言する
1. （テストベンチで値を格納するため）データ型 reg を使う
2. 各要素の幅を8ビットにする（[7:0]）
3. 配列の要素数を4にする（[0:3]）

自分で試してみよう

module arrays;
  
  // test_data という名前の配列を宣言する
  // 要素数は 4 とし、各要素の幅を 8 ビットにする
  // reg データ型を使用する（テストベンチで値を保持するため）

  
  integer i;
  
  initial begin
    test_data[0] = 170;   
    test_data[1] = 240;    
    test_data[2] = 204;    
    test_data[3] = 15;   
    
    for (i = 0; i < 4; i = i + 1) begin
      $display("test_data[%0d] = %b", i, test_data[i]);
    end
    $finish;
  end
  
endmodule

腕試し

このレッスンには短いクイズがあります。レッスンを始めて解答し、進捗を記録しましょう。

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