逻辑运算符

本课属于 Coddy Verilog 学习旅程的“基础知识”单元。第 24 课，共 90 课。

逻辑运算符作用于整个值，并返回单个结果：1（真）或0（假）。与逐位运算的位运算符不同，逻辑运算符会将整个值视为真（非零）或假（零）。

类型	示例	结果
按位与	`4'b1010 & 4'b1100`	`4'b1000`（多个位）
逻辑与	`(4'b1010 && 4'b1100)`	`1`（单个位）

可用的逻辑运算符

运算符	含义	说明
`&&`	逻辑与	两个操作数都为真（非零）时为真
`\|\|`	逻辑或	至少一个操作数为真时为真
`!`	逻辑非	操作数为假（零）时为真

工作原理

逻辑与（&&）：

(5 && 3)   // 1（两个都不为 0）
(5 && 0)   // 0（第二个是 0）
(0 && 0)   // 0（两个都是 0）

逻辑或（||）：

(5 || 3)   // 1（至少有一个不为 0）
(5 || 0)   // 1（第一个不为 0）
(0 || 0)   // 0（两个都是 0）

逻辑非（!）：

!5         // 0（非零值变为假）
!0         // 1（零变为真）

代码示例

module logical_demo;
  reg [3:0] a, b;
  reg and_res, or_res, not_res;
  
  initial begin
    a = 5;
    b = 0;
    
    and_res = (a && b);   // 5 && 0 = 0
    or_res  = (a || b);   // 5 || 0 = 1
    not_res = !a;         // !5 = 0
    
    $display("5 && 0 = %d", and_res);
    $display("5 || 0 = %d", or_res);
    $display("!5     = %d", not_res);
    $finish;
  end
endmodule

输出：

5 && 0 = 0
5 || 0 = 1
!5     = 0

常见用法

逻辑运算符用于 if 语句和条件中：

if (a && b)           // 当 a 和 b 都不为 0 时，结果为真
  $display("Both true");

if (a || b)           // 当至少有一个不为 0 时，结果为真
  $display("At least one true");

if (!reset)           // 当 reset 为 0 时，结果为真
  $display("Reset is inactive");

挑战

为每个任务编写正确的逻辑表达式。

要做什么：

检查 value1 和 value2 是否都为真，并将结果存储在 and_out 中
检查 value1 或 value2 是否为真，并将结果存储在 or_out 中
检查 value1 是否为假，并将结果存储在 not_out 中

亲手试试

module logical_challenge;
  reg [3:0] value1, value2;
  reg and_out, or_out, not_out;
  
  initial begin
    value1 = 4'd12;
    value2 = 4'd5;
    
    and_out = ______;   // value1 && value2
    or_out  = ______;   // value1 || value2
    not_out = ______;   // !value1
    
    $display("%d && %d = %d", value1, value2, and_out);
    $display("%d || %d = %d", value1, value2, or_out);
    $display("!%d     = %d", value1, not_out);
    $finish;
  end
endmodule