결합 연산자

Coddy Verilog 여정의 기초 섹션에 포함된 레슨 — 90개 중 27번째.

결합 연산자(concatenation operator) { }는 여러 신호, constants 또는 표현식을 하나의 더 큰 벡터로 결합합니다. 더 넓은 값을 형성하기 위해 bits를 함께 연결해야 할 때마다 사용됩니다.

결합(Concatenation)에 사용할 수 있는 값

다음 항목들을 결합할 수 있습니다:

Wire 및 reg — 모든 신호
상수(Constants) — 4'b1010 또는 8'hFF와 같은 숫자

식 (Expressions) — a + b와 같은 연산의 결과
복제 (Replications) — 값을 여러 번 반복하기

All 연결된 값은 고정된 알려진 너비를 가져야 합니다.

Basic 구문: {value1, value2, value3, ...} 연산 결과의 너비는 모든 개별 너비의 합입니다.

예시

두 개의 4-bit 값을 8 bits로 Combine:

reg [3:0] high, low;
reg [7:0] word;

word = {high, low};     // high는 상위 4비트가 되고, low는 하위 4비트가 됨

상수와 결합:

data = {4'b1010, 4'b0000};   // 8'b10100000

두 개 이상 결합:

full = {a, b, c, d};   // 모든 너비가 합쳐집니다

Replication

{n{value}}를 사용하여 값을 여러 번 반복할 수 있습니다:

repeated = {4{4'b1010}};   // 16'b1010101010101010 (repeat 4 times)

이것은 부호 확장(sign extension)에 유용합니다:

signed_8bit = {{4{sign_bit}}, value_4bit};

코드 예시

module concatenation_demo;
  reg [3:0] upper, lower;
  reg [7:0] combined;
  reg [11:0] repeated;
  
  initial begin
    upper = 4'b1010;
    lower = 4'b1100;
    
    combined = {upper, lower};        // 10101100
    repeated = {3{4'b1010}};          // 101010101010
    
    $display("{upper, lower} = %b", combined);
    $display("{3{4'b1010}} = %b", repeated);
    $finish;
  end
endmodule

출력:

{upper, lower} = 10101100
{3{4'b1010}} = 101010101010

중요 참고 사항

순서가 중요합니다: {a, b}는 {b, a}와 다릅니다
모든 부분은 고정된 비트 너비(width)를 가져야 합니다 (크기가 지정되지 않은 숫자 불가)
결합(Concatenation)은 할당문의 좌변과 우변 모두에서 사용될 수 있습니다

챌린지

각 작업에 맞는 올바른 결합(concatenation) 표현식을 작성하세요.

수행할 작업:

a와 b를 결합하여 8-bit 결과를 만들어 combine1에 저장하세요.
c, d, e를 결합하여 12-bit 결과를 만들어 combine2에 저장하세요.
f와 g의 two copies를 결합하여 12-bit 결과를 만들어 combine3에 저장하세요.

직접 해보기

module concatenation_challenge;
  reg [3:0] a, b;
  reg [3:0] c, d, e;
  reg [3:0] f, g;
  reg [7:0] combine1;
  reg [11:0] combine2, combine3;
  
  initial begin
    a = 4'b1010;
    b = 4'b0101;
    c = 4'b1111;
    d = 4'b0000;
    e = 4'b1100;
    f = 4'b1001;
    g = 4'b0110;
    
    combine1 = ______;   // Combine a and b into an 8-bit result 
    combine2 = ______;   // Combine c, d, and e into a 12-bit result 
    combine3 = ______;   // Combine f and two copies of g into a 12-bit result 
    
    $display("{a, b} = %b", combine1);
    $display("{c, d, e} = %b", combine2);
    $display("{f, g, g} = %b", combine3);
    $finish;
  end
endmodule