Chỉ thị timescale

Thuộc phần Kiến thức nền tảng trong hành trình Verilog của Coddy. Bài học 70 trên 90.

Chỉ thị timescale đặt đơn vị thời gian và độ chính xác thời gian cho mô phỏng. Chỉ thị này cho trình mô phỏng biết cách diễn giải các giá trị độ trễ như #10.

Trong các bài học trước, chúng ta đã dùng độ trễ như #10 mà không nói rõ “10” có nghĩa là gì. Đó là 10 nano giây hay 10 pico giây? Chỉ thị timescale sẽ giải đáp câu hỏi này.

Cú pháp:

`timescale time_unit / time_precision

Thành phần	Ý nghĩa	Ví dụ
`time_unit`	Đơn vị cơ bản cho độ trễ	`1ns`
`time_precision`	Độ chính xác của mô phỏng	`1ps`

Dấu backtick ` trước timescale cho biết đây là một chỉ thị của trình biên dịch.

Ví dụ

`timescale 1ns / 1ps

time_unit = 1ns → #10 nghĩa là 10 nano giây
time_precision = 1ps → Mô phỏng làm tròn đến pico giây gần nhất

Các giá trị thang thời gian thường dùng

Đơn vị thời gian	Độ chính xác	Trường hợp sử dụng
`1ns / 1ns`	Nanogiây	Mô phỏng đơn giản
`1ns / 1ps`	Picogiây	Chính xác hơn
`1ps / 1ps`	Picogiây	Thiết kế tốc độ cao
`1us / 1ns`	Microgiây	Mô phỏng chậm

Ảnh hưởng đến độ trễ như thế nào

`timescale 1ns / 1ps

initial begin
  #10 a = 1;   // Chờ 10 nano giây
end

Nếu không có timescale, một số trình mô phỏng sẽ dùng giá trị mặc định (thường là 1ns). Tốt nhất bạn nên luôn chỉ định giá trị này.

Quy tắc quan trọng

Quy tắc	Giải thích
Phải nằm ngoài các module	Đặt trước mọi định nghĩa module
Ký hiệu dấu huyền	`timescale, không phải `'timescale`
Đơn vị thời gian ≥ độ chính xác thời gian	`1ns / 1ps` hợp lệ, `1ps / 1ns` không hợp lệ
Ảnh hưởng đến mọi độ trễ trong tệp	Độ trễ thông thường, độ trễ cổng, độ trễ phép gán

Thử thách

Cần làm gì:

Thêm chỉ thị timescale còn thiếu để các độ trễ biểu thị 10ns, 20ns và 30ns.

Tự làm thử

// TODO: Thêm chỉ thị timescale (1ns / 1ps)

module timescale_challenge;
  
  initial begin
    $display("Time %0t", $time);
    #10 $display("Time %0t (10ns = 10000ps)", $time);
    #10 $display("Time %0t (20ns = 20000ps)", $time);
    #10 $display("Time %0t (30ns = 30000ps)", $time);
    $finish;
  end
endmodule