条件演算子

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部 — レッスン 28/90。

条件演算子 ? : は、condition に基づいて2つの値のいずれかを選択します。これは三項演算子とも呼ばれます。条件演算子は条件を評価し、2つの値のどちらか一方を返します。

condition ? value_if_true : value_if_false

条件（`condition`）が真（1）の場合、最初の値が返されます。偽（0）の場合、2番目の値が返されます。

なぜ三項演算子（条件演算子）を使用するのか

単一の行でシンプルな if-else ロジックを記述するためのコンパクトな方法です。主な用途は以下の通りです：

2つの信号の間の選択
マルチプレクサの作成
デフォルト値の設定
インラインでの条件付き代入

構文と例

基本例:

result = (a > b) ? a : b;   // result は a と b の大きい方を取得する

値の選択:

data_out = (enable) ? data_in : 8'b00000000;   // Output data if enabled, else 0

条件付きで信号を反転（Invert signal conditionally）:

out = (invert) ? ~in : in;   // invert が 1 の場合、出力を反転；それ以外は変更なし

コード例

module conditional_demo;
  reg [3:0] a, b, max;
  reg enable;
  reg [3:0] data_in, data_out;
  
  initial begin
    a = 4'd7;
    b = 4'd9;
    enable = 1;
    data_in = 4'b1010;
    
    max = (a > b) ? a : b;           // 9
    data_out = (enable) ? data_in : 4'b0000;   // 1010
    
    $display("max = %d", max);
    $display("data_out = %b", data_out);
    $finish;
  end
endmodule

出力:

max = 9
data_out = 1010

入れ子の条件演算子

条件演算子を入れ子（ネスト）にして、複数の選択を行うことができます：

result = (a > b) ? a : (b > c) ? b : c;   // a > b なら a、そうでなければ b と c の大きい方

入れ子になった条件（nested conditions）を明確にするには、かっこ（parentheses）を使用します。

重要事項

condition は単一ビット（または 0 か 1 に評価される式）でなければなりません
両方の値の選択肢のビット幅を同じに保ってください — 異なる場合、Verilog は狭い方を暗黙的に拡張します
この演算子は継続的代入文（assign）およびプロシージャルブロック（always, initial）で使用できます

チャレンジ

各タスクに対して正しい条件演算子式を作成してください。

作業内容:

max に x と y のうち大きい方の値を設定します
abs に val の絶対値を設定します (負の場合は正にします)
enable が 1 の場合は output_data に data を設定し、それ以外の場合は 8'b0 を設定します

自分で試してみよう

module conditional_challenge;
  reg [3:0] x, y;
  reg [3:0] max;
  reg signed [3:0] val;
  reg [3:0] abs;
  reg enable;
  reg [7:0] data;
  reg [7:0] output_data;
  
  initial begin
    x = 4'd12;
    y = 4'd8;
    val = -4'sd5;
    enable = 1;
    data = 8'b10101010;
    
    max = ______;          // x と y の大きい方
    abs = ______;          // val の絶対値
    output_data = ______;  // enable なら data、そうでなければ 0
    
    $display("max = %d", max);
    $display("abs = %d", abs);
    $display("output_data = %b", output_data);
    $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。