x 和 z 值在 Verilog 中究竟代表什么？

Question

Verilog 标准定义了四种类型的位值：0、1、x 和 z，其中 0 表示低，1 表示高，x 表示未知，z 表示未驱动的网络。

几个问题：

1. x 是否意味着我们不知道值是 0 还是 1？ 0 或 1 还是 z？或者该值只是未知的并且可以是 0、1 或 z 以外的其他值？
2. 既然 z 代表一个未驱动的网络，reg 类型可以有一个 z 位吗？如果有，是什么意思？

Answer 1

通常，x 表示我们不知道值是 0 还是 1。我想它也可能包括 z。我不认为它意味着 0/1/z 以外的任何东西。

模拟中的 x 通常意味着信号未初始化为 0 或 1。如果您正在建模没有复位的触发器，这很常见。

x 的另一个常见原因是网络由多个驱动程序驱动（争用）。如果一个驱动 0 而另一个驱动 1，则结果为 x。

是的，reg 的值可以是 z。通常对reg 使用过程分配。下面是一个简单的三态驱动示例：

module tb;

reg en = 0;
reg out;

always @* out = en ? 1 : 'z;

initial begin
    $monitor($time, " en=%b out=%b", en, out);
    #5 en = 1;
    #5 en = 0;
    #5 $finish;
end

endmodule

打印：

               0 en=0 out=x
               5 en=1 out=1
              10 en=0 out=z

这也可以使用连续赋值来建模：

wire out = en ? 1 : 'z;

在这两种情况下（reg 和 wire），z 的含义相同。

Answer 2

X 值的含义取决于您所指的信号类型以及它是如何获得该值的。

对于具有 4 状态数据数据类型的 变量，X 是默认初始状态，这意味着它的值是 unknown 并且有可能是任何值。这是一个符号状态，因为真实硬件在任何特定时间点都将处于特定状态 0 或 1。 您还可以将变量分配给值 X，因为您不关心它的值是什么，或者认为该操作是非法的。综合工具在优化您的逻辑时使用该无关信息，它将产生确定性逻辑。

网络的值是一个或多个驱动程序或连续分配的解析函数。内置网络类型通过查看他们的驱动强度来解决多个驱动程序，最高强度获胜。当驱动 0 和 1 的相等强度之间存在冲突时，wire 使用 X 值解决冲突。没有任何力量被称为Z状态。

可以为变量分配 X 或 Z 状态，并让该值通过连续分配驱动网络。如果以更强的力量驱动线材，则以强力量的价值为准。