Verilog中阻塞与非阻塞式赋值解惑 初学者, 朋友, 影响

pengpengpang

Verilog中阻塞与非阻塞式赋值是比较让初学者难以理解的两种赋值方式，今天我就来谈一谈它们之间的区别：
使用过VHDL的朋友都知道，VHDL中信号使用非阻塞式 ，而变量类似于阻塞赋值。
阻塞式过程赋值与非阻塞式过程赋值在Verilog中表示如下：
c = a & b; 阻塞式过程赋值
c <= a & b; 非阻塞式过程赋值
两种赋值不会对语句本身的赋值有影响，但会影响以后对赋值结果的引用。一般的参考书中建议组合逻辑使用阻塞式，时序逻辑使用非阻塞式。且语句块 中如果只有一条赋值语句，是阻塞还是非阻塞都没有任何不一样。
非阻塞式过程赋值的赋值对象是在未来（即当前仿真时刻结束时）被赋值。
下面我们具体分析一下阻塞和非阻塞赋值的语义本质：
阻塞：在本语句中“右式计算”和“左式更新”完全完成之后，才开始执行下一条语句；
非阻塞：当前语句的执行不会阻塞下 一语句的执行。
先看阻塞赋值的情况：
我们来看这段代码：


always语句块对Clk的上升沿敏感，当发生Clk 0～1的跳变时，执行该always语句。
在begin...end语句块中所有语句是顺序执行的，而且最关键的是，阻塞赋值是在本语句中“右式计算”和“左式更新”完全完成之后，才开 始执行下一条语句的。
在本例中，D的值赋给Q1以后，再执行Q2 = Q1；同样在Q2的值更新以后，才执行Q3 = Q2。这样，最终的计算结果就是Q3 = D。
所有的语句执行完以后，该always语句等待Clk的上升沿，从而再一次触发begin...end语句。
接下来，再看看非阻塞赋值的情况。
所谓非阻塞赋值，顾名思义，就是指当前语句的执行不会阻塞下一语句的执行。


首先执行Q1 <= D，产生一个更新事件，将D的当前值赋给Q1，但是这个赋值过程并没有立刻执行，而是在事件队列中处于等待状态。
然后执行Q2 <= Q1，同样产生一个更新事件，将Q1的当前值（注意上一语句中将D值赋给Q1的过程并没有完成，Q1还是旧值）赋给Q2，这个赋值事件也将在事件队列中处 于等待状态。
再执行Q3 <= Q2，产生一个更新事件，将Q2的当前值赋给Q3，这个赋值事件也将在事件队列中等待执行。
这时always语句块执行完成，开始对下一个Clk上升沿敏感。
那么什么时候才执行那3个在事件队列中等待的事件呢？只有当当前仿真时间内的所有活跃事件和非活跃事件都执行完成后，才开始执行这些非阻塞赋值 的更新事件。这样就相当于将D、Q1和Q2的值同时赋给了Q1、Q2和Q3。
注：
*仿真器首先按照仿真时间对事件进行排序，然后再在当前仿真时间里按照事件的优先级顺序进行 排序。
*活跃事件是优先级最高的事件。在活跃事件之间，它们的执行顺序是随机的。阻塞赋值（=）、 连续赋值（assign）以及非阻塞赋值的右式计算等都属于活跃事件。