Special Values X And Z

Coddy'nin Verilog Journey'sinin Temeller bölümünün bir parçası. Ders 17 / 90.

X ve Z, simülasyon sırasında donanım durumu hakkında bilgi sağlayan özel değerlerdir.

Hata Ayıklama için X (Bilinmeyen)

X, tasarımınızdaki sorunları belirtmek için simülasyonda görünür.

X gördüğünüzde, genellikle şu anlama gelir:

Başlatılmamış yazmaç: kullanmadan önce bir değer atamayı unuttunuz
Birden çok sürücü: iki farklı şey aynı anda aynı wire'ı denetlemeye çalışıyor
Zamanlama ihlali: bir sinyal yanlış zamanda değişerek kararsız bir durum oluşturdu

X gerçek donanımda mevcut değildir. Tasarımınızda bir sorun olduğunu belirten bir simülasyon aracıdır; böylece asıl çipi üretmeden önce sorunu düzeltebilirsiniz.

X olmadan rastgele 0'lar veya 1'ler görebilir ve bir sorun olduğunu fark etmeyebilirsin. X, hataları görünür kılar.

Yaygın nedenler:

reg a;           // Başlangıçta X (bilinmeyen)
reg b;
assign b = a;    // b, a X olduğu için X olur

Z (Yüksek Empedans)

Z, yüksek empedanslı veya bağlantısı kesilmiş bir durumu temsil eder.

Bir sinyal, herhangi bir şey tarafından sürülmediğinde Z'dir
Z, "bu wire bağlantısı kesilmiş" anlamına gelir
Üç durumlu arabellekler ve paylaşılan veri yolları için kullanılır

Yaygın nedenler:

wire c;          // Başlangıçta Z (bağlı değil)
assign c = 1'bZ; // Explicitly set to Z

Verilog'da X ve Z Yazma

X ve Z değerlerini 0 ve 1 gibi atayabilirsiniz:

reg [3:0] data;

data = 4'b10X0;    // Bit 1 is unknown (0-indexed from the right)
data = 4'b01Z1;    // Bit 1 yüksek empedanslı
data = 4'bXXXX;    // All bits unknown
data = 4'bZZZZ;    // Tüm bitler yüksek empedanslı

Dalga Biçimlerinde X ve Z

Simülasyon dalga biçimlerinde:

X kırmızı bir çizgi veya "X" olarak görünür
Z ortada bir çizgi veya "Z" olarak görünür

Bunlar, sinyallerin bilinmediği veya bağlantısının kesildiği yerleri göstererek tasarımınızda hata ayıklamanıza yardımcı olur.

Önemli Notlar

X mantık boyunca yayılır (X AND 0 = 0, ancak X AND 1 = X)
Z genellikle üç durumlu veri yolları için kullanılır
Sentez sırasında X ve Z farklı şekilde ele alınabilir

Simülasyonda X oluşmasını önlemek için reg sinyallerini her zaman initial yapın

Görev

X ve Z içeren doğru değerleri yazarak kodu tamamlayın.

Yapılacaklar:

a değerini, bit 1 bilinmeyen (diğerleri 0) olacak şekilde 4 bitlik bir değere ayarlayın
c değerini tüm bitler bilinmeyen (4 bit) olacak şekilde ayarlayın
d değerini tüm bitler yüksek empedanslı (4 bit) olacak şekilde ayarlayın

Kendin dene

module xz_challenge;
  wire [3:0] a, c, d;
  
  assign a = 4'b______;   // Bit 1 is X (others 0)
  assign c = 4'b______;   // Tüm bitler X
  assign d = 4'b______;   // All bits Z
  
  initial begin
    $display("a = %b", a);
    $display("c = %b", c);
    $display("d = %b", d);
    $finish;
  end
  
endmodule