关于阻塞赋值和非阻塞赋值的浅析

原文地址：关于阻塞赋值和非阻塞赋值的浅析作者：SUN_403阻塞和非阻塞语句作为verilog
HDL语言的最大难点之一，一直困扰着FPGA设计者，即使是一个颇富经验的设计工程师，也很容易在这个点上犯下一些不必要的错误。阻塞和非阻塞可以说是血脉相连，但是又有着本质的差别。理解不清或运用不当，都往往会导致设计工程达不到预期的效果，而其中的错误又很隐晦。下面我给大家谈谈阻塞和非阻塞语句的本质区别和在FPGA设计中的不同运用。
　　阻塞语句

　　顾名思义，即本条语句具有影响下一条语句的作用，在同一个进程always中，一条阻塞赋值语句的执行是立刻影响着下条语句的执行情况和结果。如果该条语句没有执行完，那么下条语句不可能进入执行状态的，因此，从字面层上理解，该条语句阻塞了下面语句的执行。阻塞语句最能体现verilog
HDL和C语言之间的血缘关系，比如，在时钟沿触发的always进程里，若先执行b=c，再执行a=b，那么本质上，在一个时钟沿触发里面，a=c成立，即是说，不要b变量，直接在进程里赋值a=c，结果是一样的。这和c语言中b=c,a=b性质相同。

　　非阻塞语句

　　非阻塞语句应该来说，更能体现硬件电路的特点。这正是非阻塞语句广泛应用于时序逻辑电路的原因。接上面的例子，如果在一个时钟沿触发的always进程里面，b<=c,a<=b那么就不可能直接在进程里面赋值a<=c.因为c的值要经过两个时钟延迟才传到a里面，即c若从0变为1，那么要经过两个clk上升沿才传到a，a的值才从0变为1。两次赋值正是体现了两个时钟延迟的特点。这种特点即是非阻塞语句非阻塞的的原因导致的，就是说，a<=b,不会因为b<=c没有执行完毕而不执行，只要时钟触发进程，那么a<=b,b<=c同时执行。所以，如果c为
1，b为0，a为1的话，那么在在非阻塞语句的进程里面，一个时钟沿到来，由于他们之间是同时执行的，所以把c的1赋给了b，把b的0赋给了a，但是在阻塞语句里面，c的1先给了b，然后b把新赋值的1又给了a，那么a在一个时钟之后即变成了1。（在一次触发进程里，无论是阻塞和非阻塞语句，每条语句只能执行一次）

　　所以从上面的介绍里面，可以看出，阻塞语句是顺序执行的，而非阻塞语句是同时执行的，那么，如何在设计里面运用好阻塞语句和非阻塞语句呢，总体上来讲，遵循大体原则：阻塞语句运用在组合逻辑电路设计里面，非阻塞语句运用在时序逻辑电路设计里面。但是一般来讲，一个设计往往包含着组合逻辑和时序逻辑。可以再细分为以下几个情况，并可以用阻塞语句和非阻塞语句不同的设计来区别讨论它们之间的优缺点，进一步理解清楚。。。。。。（最直观的说法就是如下仿真一下：观察out1~out4的变化，就明白了！

`timescale 1ns/100ps

module test1();

reg clk;

reg sigin;

reg out1;

reg out2;

reg out3;

reg out4;

//assign #10 out3 = sigin;

always #10 clk=~clk;

always #70 sigin = ~sigin;

initial

begin

sigin = 1’b0;

clk= 1’b0;

out1 =1’b0;

out2 =1’b0;

end

always @(sigin)

begin

display(′time);

out1<=sigin;

out2<= out1;

out3 = sigin;

out4 = out3;

display(′time);

end

endmodule

＃1： 当为时序逻辑建模，使用“非阻塞赋值”。

＃2： 当为锁存器（latch）建模，使用“非阻塞赋值”。

＃3： 当用always块为组合逻辑建模，使用“阻塞赋值”

＃4： 当在同一个always块里面既为组合逻辑又为时序逻辑建模，使用“非阻塞赋值”。

＃5： 不要在同一个always块里面混合使用“阻塞赋值”和“非阻塞赋值”。

＃6： 不要在两个或两个以上always块里面对同一个变量进行赋值。

＃7： 使用$strobe以显示已被“非阻塞赋值”的值。

＃8： 不要使用＃0延迟的赋值。

*注意如果begin——end中存在非阻塞赋值，由于非阻塞是并发执行的，这时就不是一条一条执行的，有点类似fork——join块语句。

*之所以叫非阻塞赋值，是因为它不会阻止过程块内其他赋值语句的执行，它们在过程块开始时刻同时计算赋值语句右面的表达式的值，在过程块结束后再统一赋给左面的变量，而阻塞赋值，当一条赋值语句执行时，其他语句是处于等待状态，只有这条语句执行完以后（赋完值）才执行下一条语句，因此它阻塞了其他语句的执行，所以叫阻塞赋值。