阻塞赋值与非阻塞赋值

文章目录

一、何为“阻塞”？
二、阻塞赋值与非阻塞赋值
- 1. 阻塞式赋值“=”
- 2.非阻塞式赋值“<=”
三、什么时候用阻塞赋值或非阻塞赋值？

一、何为“阻塞”？

所谓“阻塞”，可以理解为阻止顺序语句块中其他语句的执行。例如，在一个块语句中，如果含有多条阻塞式赋值语句，当执行到其中某条语句时，若该语句未执行完，那么其后面的语句将处于等待中，不会被执行，好像都被阻塞了一样。

二、阻塞赋值与非阻塞赋值

赋值操作可以细分为两个部分：（1）RHS运算操作（计算等式右手方向的数值）；（2）将RHS运算结果赋值给LHS。
那么阻塞赋值与非阻塞赋值两者最本质的区别在于操作（1）与操作（2）是并行执行的还是串行执行的。

1. 阻塞式赋值“=”

阻塞赋值即执行RHS的运算，同时将RHS的运算结果赋值给LHS。
①赋值语句立即执行，执行完毕后才执行下一条语句（即为阻塞的含义，依次顺序执行）；
②计算完“=”右边的值之后，立刻更新“=”左边的值，即左侧值在赋值语句执行完后立即改变。

assign连续(阻塞)赋值代码如下（示例）：

wire    [DW-1:0]    RHS;

assign LHS = RHS;

在always块中进行阻塞赋值代码如下（示例）：

reg    [DW-1:0]    RHS;
always @(*) begin
    LHS = RHS;
end

2.非阻塞式赋值“<=”

非阻塞赋值先执行将RHS的运算，再将RHS的运算结果赋值给LHS。在计算非阻塞赋值的RHS表达式和更新LHS期间，其他的Verilog语句，包括其他的Verilog非阻塞赋值语句都能同时计算RHS表达式和更新LHS，非阻塞赋值允许其他的Verilog语句同时进行操作。
①语句执行到此时，先计算“<=”右侧值，但不立即赋值给左侧；
②always块结束后才完成此次赋值操作；
所有过程语句中的非阻塞赋值语句，必须在块语句执行结束时才会整体完成赋值更新。非阻塞赋值只能用于对reg进行赋值，因此只能用在initial和always块等过程块中。

在always块中进行非阻塞赋值代码如下（示例）：

reg    [DW-1:0]    RHS;
always @(边沿信号) begin
    LHS <= RHS;
end

阻塞赋值中 “RHS运算操作” 与 “将RHS运算结果赋值给LHS” 是并行执行的，即RHS中运算结果一旦发生变化就立马赋值给LHS，LHS立马随之变化。而在非阻塞赋值中，“RHS运算操作” 与 “将RHS运算结果赋值给LHS” 是串行执行的，即先执行“RHS运算操作” ，得到RHS运算结果，再“将RHS运算结果赋值给LHS” 。

三、什么时候用阻塞赋值或非阻塞赋值？

组合逻辑用阻塞赋值，时序逻辑用非阻塞赋值。

assign赋值语句中只能使用“=”，且等号左边的目标对象只能是wire型
initial和always语句中，两种赋值符号都可以使用，但等号左边的目标对象只能是reg型变量。

always块中用阻塞赋值“=”，综合生成组合逻辑的电路结构，这种电路结构只与输入电平的变化有关。
always块中用非阻塞赋值“<=”，综合成时序逻辑的电路结构，这种电路结构往往与触发沿有关，只在触发沿时才可能发生赋值的变化。

注意:在一个always块中，不要既用阻塞赋值又用非阻塞赋值。不允许在多个always块中对同一个变量进行赋值。

程序（1）为阻塞赋值，结果显示使用了1个寄存器；程序（2）为非阻塞赋值，结果显示使用了2个寄存器。