verilog赋值：阻塞（=）和非阻塞（<=）赋值的不同

原文引自：  http://www.cnblogs.com/zxl2431/archive/2010/09/25/1834856.html

在写组合逻辑电路的代码时，我发现书上例子大都用的"="；而在写时序逻辑电路代码时，我发现书上例子大都用的"<="。之前就知道在Verilog HDL中阻塞赋值"="和非阻塞赋值"<="有着很大的不同，但一直没有搞清楚究竟有什么不同，现在来慢慢的琢磨它。

　　对于我这样的初学者而言，首先要掌握可综合风格的Verilog模块编程的8个原则，并且牢记，才能在综合布局布线的仿真中避免出现竞争冒险现象。

　　(1) 时序电路建模时，用非阻塞赋值。

　　(2) 锁存器电路建模时，用非阻塞赋值。

　　(3) 用always块建立组合逻辑模型时，用阻塞赋值。

　　(4) 在同一个always块中建立时序和组合逻辑电路时，用非阻塞赋值。

　　(5) 在同一个always块中不要既用非阻塞赋值又用阻塞赋值。

　　(6) 不要在一个以上的always块中为同一个变量赋值。

　　(7) 用$strobe系统任务来显示用非阻塞赋值的变量值。

　　(8) 在赋值时不要使用 #0延时。

　　这样做的目的是为了使综合前仿真和综合后仿真一致。在很多时候，用"="或者是"<="实际上对应的是不同的硬件电路，这点一定要十分清楚。

　　阻塞赋值(=)：

　　我们先做下面定义：RHS—赋值等号右边的表达式，LHS—赋值等号左边的表达式。在串行语句块中，阻塞赋值语句按照它们在块中的排列顺序依次执行，即前一条语句没有完成赋值之前，后面的语句不可能被执行，换言之，后面的语句被阻塞了。阻塞赋值的执行可以认为只有一个步骤的操作，即计算RHS并更新LHS，此时不允许有来自任何其他Verilog语句的干扰。所谓阻塞的概念是指在同一个always块中，其后面的赋值语句从概念上是在前一条赋值语句结束后开始赋值的。有句话我一直没读懂：从理论上讲，它与后面的赋值语句只有概念上的先后，而无实质上的延时。

　　例如：

　　begin

　　　　B = A;

　　　　C = B + 1；

　　end

　　首先第一条语句执行，将A的值赋给B，接着执行第二条语句，将B+1(即A加1),并赋给C。也就是说C = A + 1。

　　非阻塞赋值(<=):

　　非阻塞语句的执行过程是：首先计算语句块内部所有右边表达式(RHS)的值，然后完成对左边寄存器变量的赋值操作，例如，下面两条非阻塞赋值语句的执行过程是：先计算右边表达式的值并暂存在一个暂存器中，A的值被保存在一个寄存器中，而B+1的值被保存在另一个寄存器中，在begin和end之间所有语句的右边表达式都被计算并存储完后，对左边的寄存器变量的赋值才会进行。这样C得到的是B的原始值而不是A加一。

　　begin

　　　　B <= A；

　　　　C <= B +1;

　　end

　　如果我们想让两个最基本的D触发器串联，我们用阻塞和非阻塞赋值看看结果有什么不同

　　阻塞和非阻塞的不同造成了电路上巨大的不同，因此他们的差别应该牢记。

　　我们在从仿真(Simulation)的角度去看一下，在输出结果上有造成什么样的不同，我们有同样的的testbench。

代码

 1 `timescale 1 ps/ 1 ps
 2  module blocking_vlg_tst();
 3 
 4  reg clk;
 5  reg iD;
 6 // wires                                               
 7 wire oQA;
 8 wire oQB;
 9 
10 // assign statements (if any)                          
11 blocking i1 (
12 // port map - connection between master ports and signals/registers   
13     .clk(clk),
14     .iD(iD),
15     .oQA(oQA),
16     .oQB(oQB)
17 );
18 initial                                                
19 begin           
20     clk = 1'b0;
21     iD  = 1'b0;
22 end   
23 
24 always #10 clk = (~clk);
25                                                  
26 always                                                 
27 begin               
28     #8 iD = (~iD);
29 end                                                    
30 endmodule
31 

　　仿真波形如下：

　　可以看到，在阻塞赋值的情况下当时钟上升沿来的时候读取输入iD的值，并且输出oQA和oQB的值应该是一样的，从波形中我们可以看出输出oQA和oQB的波形是完全一样的。

　　在非阻塞赋值的情况下，它是先计算 iD 和 oQA的值，开始 iD的值为1, oQA的值是不定的，所以oQA被赋为1, 而oQB还是被赋为不定值，两者的波形不一致。

　　阻塞和非阻塞的学习随着以后的深入还得深刻理解，在用时要遵循规则，避免麻烦。