ブロッキング代入

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部 — レッスン 49/90。

Verilogには、手続き的代入（procedural assignment）に2つのタイプがあります。blocking（=）とnon-blocking（<=）です。このレッスンでは、blocking assignmentに焦点を当てます。

Blocking assignmentは=演算子をusesします。現在のassignmentが完了するまで次の文の実行をブロックするため、「blocking」と呼ばれます。コードは順番に1 stepずつ実行されます。

構文:

variable = expression;

Blocking assignment を使用するタイミング

Blocking assignment（=）は組み合わせ論理（クロック（no clock）や記憶素子（no memory）を持たず、入力が変化すると即座に出力が変化する回路）に使用されます。

組み合わせ論理の例:

AND / OR / XOR ゲート
加算器と減算器

マルチプレクサ
デコーダ

Verilogの例:

always @(*) begin
  sum = a + b;      // ブロッキング代入
  carry = a & b;    // ブロッキング代入
end

Always ブロック内の Blocking（組み合わせ回路）

always @(*) begin
  temp = a & b;    // ステップ1
  out = temp | c;  // ステップ2（ステップ1のtempを使用）
end

順番が重要です。組み合わせ論理回路の場合はこれで問題ありません。

ブロッキング vs ノンブロッキング

	ブロッキング (`=`)	ノンブロッキング (`<=`)
実行	順番に1つずつ	一斉に同時に
次の行は待機するか？	はい	いいえ
用途 (uses)	組合せ回路 (Combinational logic)	順序回路 (Sequential logic / フリップフロップ)

重要: フリップフロップに Blocking（ブロッキング代入）を使用しないでください

チャレンジ

一時変数を使用して x と y の値を入れ替える（swap する）ために、不足しているブロッキング代入を追加してください。

手順:

x の値を temp に代入します (x を temp に保存します)
y の値を x に代入します (y を x に移動します)
temp の値を y に代入します (保存された x を y に移動します)

自分で試してみよう

module swap;
  reg x, y;
  reg temp;
  
  initial begin
    x = 1;
    y = 0;
    
    $display("Before swap: x=%d, y=%d", x, y);
    
    // TODO: ステップ1 - x を temp に代入
    
    // TODO: ステップ2 - y を x に代入
    
    // TODO: ステップ3 - temp を y に代入
    
    $display("After swap: x=%d, y=%d", x, y);
    $finish;
  end
endmodule