组合逻辑电路与时序逻辑电路

 

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组合逻辑电路：输出只是当前输入逻辑电平的函数（有延时），与电路的原始状态无关的逻辑电路。当输入信号中的任意一个发生改变时，输出都有可能变化，但与目前所处的状态没有任何关系（即逻辑电路无记忆部件）。

 

时序逻辑电路：输出不只是当前输入的逻辑电平的函数，还与目前电路所处的状态有关的逻辑电路（即逻辑电路有记忆部件）。

 

组合逻辑电路实现方法：

1. 组合逻辑语句可以用 assign 语句实现：

          assign c=a+b; //加法器

          assign c= ena ? a : b; //数据选择器

      2. 复杂的组合逻辑最好用 always 块实现：

由于在 always 块中可以使用 if、 case 等语句，所以对于复杂的组合逻辑，使用 always语句描述显得层次更加清楚，可读性更强。

 

时序逻辑电路的结构特点：

1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两部分，存储电路（触发器）是必不可少的；
2）存储器的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。

 

时序逻辑电路的分类：

1）按逻辑功能划分有： 计数器、寄存器、移位寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器等。
2）根据储存电路中触发器的动作特点不同分为： 同步时序电路和异步时序电路。 在同步时序电路中，所有触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的。在异步时序电路中，触发器状态的变化不是同时发生的。
3）根据输出信号的特点分为： 米利（Mealy）型和穆尔（Moore）型。 在米利型电路中，输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且还取决于输入变量。在穆尔型电路中，输出信号仅仅取决于存储电路的状态。穆尔型电路只是米利型电路的一种特例。

 

always & assign：  

同一Verilog模块中所有过程块（如initial/always）、连续赋值语句、实例引用语句都是并行的，前后次序没有关系。

只有连续赋值语句（assign）和实例引用语句可以独立于过程块而存在于模块的功能定义部分。

always块内部的语句顺序执行，always块称为过程块，always块中的语句称为顺序语句。

在 always 块中，被赋值的信号都必须定义为 reg 型，这是由时序逻辑电路的特点所决定的。对于 reg 型数据，如果未对它进行赋值，仿真工具会认为它是不定态。为了能正确地观察到仿真结果，在可综合风格的模块中我们通常定义一个复位信号 reset，当 reset 为低电平时，对电路中的寄存器进行复位。

在 always 块中，阻塞赋值可以理解为赋值语句是顺序执行的，而非阻塞赋值可以理解为赋值语句是并发执行的。实际的时序逻辑设计中，一般的情况下非阻塞赋值语句被更多地使用，有时为了在同一周期实现相互关联的操作，也使用了阻塞赋值语句。（注意：在实现组合逻辑的 assign 结构中，无一例外地都必须采用阻塞赋值语句。)

仅使用 assign 结构来实现组合逻辑电路，在设计中会发现很多地方会显得冗长且效率低下。而适当地采用 always 来设计组合逻辑，往往会更具实效。

同一组合逻辑电路分别用 always 块和连续赋值语句 assign 描述时，代码的形式大相径庭，但是在 always 中适当运用 default（在 case 结构中）和 else（在 if…else 结构中），通常可以综合为纯组合逻辑，尽管被赋值的变量一定要定义为 reg 型。不过，如果不使用default 或 else 对缺省项进行说明，则易生成意想不到的锁存器，这一点一定要加以注意。