XOR XNOR ゲート

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部 — レッスン 41/90。

このレッスンでは、さらに2つの論理ゲート、XOR（排他的論理和）とXNOR（排他的否定論理和）について説明します。これらのゲートは、ビットの比較やパリティチェックに役立ちます。

XORゲート

XORゲートは、入力が異なる場合に1を出力します。

真理値表 (2入力):

a	b	out
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Verilog ゲートプリミティブ:

xor(out, a, b);

継続的代入による同等の記述:

assign out = a ^ b;

XNORゲート

XNORゲートは、入力が同じときに1を出力します。これはXORの逆です。

真理値表 (2入力):

a	b	out
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Verilog ゲートプリミティブ:

xnor(out, a, b);

継続的代入による同等の表現:

assign out = a ~^ b;   // または ~(a ^ b)

複数入力

XORおよびXNORゲートは、2つより多くの入力を持つことができます。出力は以下の通りです：

XOR: 1である入力が奇数個の場合に1となります
XNOR: 1である入力が偶数個の場合に1となります

xor(out, a, b, c);      // 3入力XOR
xnor(out, p, q, r, s);  // 4入力XNOR

例 (3入力XOR):

a	b	c	out
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

一般的な用途

用途	例
2つのビットが異なるかどうかを比較する	`xor(diff, a, b)`
2つのビットが同じかどうかを比較する	`xnor(same, a, b)`
パリティ生成（1の数が奇数）	`xor(parity, data[0], data[1], data[2], data[3])`
パリティチェック（1の数が偶数）	`xnor(parity, data[0], data[1], data[2], data[3])`

コード例

module xor_xnor_demo (
  input a, b,
  output xor_out,
  output xnor_out
);
  xor(xor_out, a, b);
  xnor(xnor_out, a, b);
endmodule

要約テーブル

ゲート	出力が1になる条件	プリミティブ	演算子
XOR	入力が異なるとき	`xor(out, a, b)`	`^`
XNOR	入力が同じとき	`xnor(out, a, b)`	`~^`

チャレンジ

タスクに基づいて、不足しているゲートプリミティブを追加してください。

行うこと:

出力 xor_result、入力 x および y を持つ XOR ゲートを作成します
出力 xnor_result、入力 x および y を持つ XNOR ゲートを作成します

チートシート

XORは、入力が異なる場合に1を出力します。XNORは、入力が同じ場合に1を出力します。

ゲート	出力が1になる条件	プリミティブ	演算子
XOR	入力が異なる	`xor(out, a, b)`	`^`
XNOR	入力が同じ	`xnor(out, a, b)`	`~^`

複数の入力がある場合：XORは、1である入力の数が奇数のときに1を出力します。XNORは、1である入力の数が偶数のときに1を出力します。

xor(out, a, b, c);      // 3-input XOR
xnor(out, p, q, r, s);  // 4-input XNOR

自分で試してみよう

module xor_xnor_challenge (
  input x,
  input y,
  output xor_result,
  output xnor_result
);
  
  // TODO: XORゲートを追加 (xor_result = x ^ y)
  
  // TODO: XNORゲートを追加 (xnor_result = x ~^ y)

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。