(原創) 由C語言學習Verilog的思維轉換 (C/C++) (C) (IC Design) (Verilog)

Abstract
Verilog由於在語法上向C靠攏，若熟悉C語言，學Verilog倍感親切，但也由於語法類似，若把Verilog當成C語言來思考，怎很難抓到硬體的精神。

Introduction
Verilog有3點思維與C語言不一樣
1.軟體是循序的，而硬體是並行的
C語言是一行一行的執行，就算組合語言也是一樣，或許你會說threading，但在微觀下仍是循序地執行。但硬體電路就不一樣，電路只要一插上電，所有電路就同時工作。
如以下的Verilog

1 always@(posedge clk) begin
2   e <= a & b;
3   f <= c & d;
4 end

雖然看起來是 e <= a & b; 在 f <= c & d;前面，但實際上合成電路後如下圖所示

由上圖得知，e和f並沒有先後之分，是並行的。

2.硬體要循序，要靠clock和FSM
或許你會說，『我的演算法就是要循序一步一步的做，如C語言那樣，那怎麼辦?』，若Verilog要這樣，就得靠clock並且搭配FSM，當一個state完成後，進入下一個state，這樣就能依照clock的進行，而達成循序的要求。

3.Verilog程式碼沒有先後之分
除了blocking assignment有先後執行順序，而nonblocking assignment同時執行外，Verilog的程式沒有前後順序之分，所以才稱為硬體『描述』語言，而非硬體『程式』語言，先寫的不代表先執行，後寫的也不代表後執行，只是代表硬體的架構的描述，也就是說，將原來的電路圖，變成文字描述而已。

4.多用RTL Viewer和ModelSim觀察自己寫的code
Verilog寫法小小的差異，合成出來的硬體就可能有天壤之別，多用RTL Viewer觀察合成出來的硬體是否和自己預期的一樣，並多用ModelSim觀察跑出來的波形，這樣會增加你對Verilog的掌握度。

Conclusion
很多人學了Verilog，還是把它當C語言寫，事實上他們只是語法類似，但背後的思維並不一樣，唯有『心中有硬體』，才能設計出好的電路。

Reference
王鈿、卓興旺 2007，基於Verilog HDL的數字應用設計，國防工業出版社