Bitsel Operatörler

Coddy'nin Verilog Journey'sinin Temeller bölümünün bir parçası — ders 23 / 90.

Bitsel operatörler, bir sayının her bir biti üzerinde işlem gerçekleştirir. Sayıları bütün değerler olarak ele alan aritmetik operatörlerin (+, -, *, /) aksine, bitsel operatörler bit bit çalışır.

Kullanılabilir Bit Düzeyinde İşleçler (Bitwise Operators)

İşleç	İşlem	Ne İşe Yarar
`&`	AND	Yalnızca her iki girdi biti de 1 ise çıktı biti 1 olur
`\|`	OR	Girdi bitlerinden en az biri 1 ise çıktı biti 1 olur
`^`	XOR	Girdi bitleri farklı ise çıktı biti 1 olur
`~`	NOT	Tüm bitleri tersine çevirir (0, 1 olur; 1, 0 olur)

Bit bazlı operatörleri kullandığınızda, Verilog perde arkasında sayıları ikili (binary) olarak ele alır.

reg [3:0] a, b;

a = 4'd10;      // Decimal 10 = binary 1010
b = 4'd12;      // Ondalık 12 = ikili 1100
c = a & b;      // Doğrudan ikili kullanmakla aynı şekilde çalışır

Sayıları onluk, hexadecimal veya ikilik tabanda yazabilirsiniz; Verilog, bit düzeyinde işlemler için bunları ikilik tabana dönüştürür.

Bitsel İşlemler Nasıl Çalışır

Her bir operatör bit çiftleri üzerinde (veya NOT için tek bitler üzerinde) çalışır:

4 bitlik sayılarla örnek:

a = 1010  (binary)
b = 1100  (binary)

AND:  a & b = 1000
      (1&1=1, 0&1=0, 1&0=0, 0&0=0)

OR:   a | b = 1110
      (1|1=1, 0|1=1, 1|0=1, 0|0=0)

XOR:  a ^ b = 0110
      (1^1=0, 0^1=1, 1^0=1, 0^0=0)

NOT:  ~a = 0101
      (~1=0, ~0=1, ~1=0, ~0=1)

Kod Örneği

module bitwise_demo;
  reg [3:0] a, b;
  reg [3:0] and_res, or_res, xor_res, not_res;
  
  initial begin
    a = 4'b1010;
    b = 4'b1100;
    
    and_res = a & b;   // 1010 & 1100 = 1000
    or_res  = a | b;   // 1010 | 1100 = 1110
    xor_res = a ^ b;   // 1010 ^ 1100 = 0110
    not_res = ~a;      // ~1010 = 0101
    
    $display("a = %b", a);
    $display("b = %b", b);
    $display("a & b = %b", and_res);
    $display("a | b = %b", or_res);
    $display("a ^ b = %b", xor_res);
    $display("~a    = %b", not_res);
    $finish;
  end
endmodule

Çıktı:

a = 1010
b = 1100
a & b = 1000
a | b = 1110
a ^ b = 0110
~a    = 0101

Görev

Verilen değerler için bit düzeyindeki sonuçları hesaplayın.

Ne yapılmalı:

a & b işlemini hesaplayın ve and_res değişkenine saklayın
a | b işlemini hesaplayın ve or_res değişkenine saklayın
a ^ b işlemini hesaplayın ve xor_res değişkenine saklayın
~a işlemini hesaplayın ve not_res değişkenine saklayın

Kendin dene

module bitwise_challenge;
  reg [3:0] a, b;
  reg [3:0] and_res, or_res, xor_res, not_res;
  
  initial begin
    a = 4'b1101;
    b = 4'b1011;
    
    and_res = ______;   // a & b
    or_res  = ______;   // a | b
    xor_res = ______;   // a ^ b
    not_res = ______;   // ~a
    
    $display("a = %b", a);
    $display("b = %b", b);
    $display("a & b = %b", and_res);
    $display("a | b = %b", or_res);
    $display("a ^ b = %b", xor_res);
    $display("~a    = %b", not_res);
    $finish;
  end
endmodule