reg、wire、var和logic傻傻分不清

Verilog reg和Verilog wire之间的区别经常使刚开始使用该语言的许多程序员感到困惑。作为一个初学者，我被告知遵循这些准则，这些准则通常可以正常工作：

• 使用Verilog的reg信号，用于过程块中的左值赋值。

• 使用Verilog的wire信号，用于连续赋值。

然后，当我采用SystemVerilog编写RTL设计时，被告知现在一切都可以成为“logic”。通常，这通常仍然有效，但是我时不时会遇到有关变量，net和赋值的神秘错误消息。

Verilog语言本身就是对硬件的描述，因此具有针对硬件的变量类型和线网类型。这些类型具有特定的仿真和综合语义，表示在硬件系统中的实际连接行为。

因为在实际硬件电路中总是存在四种状态：0、1、X、Z。因此在Verilog中的变量都是四态逻辑的，加上线网类型的多个强度级组合，形成了100多种值。

其中wire类型表示的是单元间的物理连线，wire不存储值，它的值由驱动单元的值决定，如果没有驱动，线网的默认值为Z（tri、trireg类型除外）。常见的线网类型是wire和tri，两者的语法和功能基本一致，但是tri本意用于描述多个驱动源同时驱动一根线的线网类型，而wire用来描述一个驱动源的驱动。

寄存器reg类型是数据存储单元的抽象表示，reg类型和wire类型共同构成RTL级描述的基本数据类型。

需要注意的是，reg变量和硬件电路没有任何关系，并不一定用在时序电路中，在组合逻辑的行为描述中，也可能使用reg类型。例如要在always @（*）块中使用组合逻辑来驱动物理连接，则必须将物理连接声明为reg类型。

正如上文所述，因为在Verilog中，所有的线网和变量都是使用四态值，因此没必要也不能清晰的区分信号类型。为了增强灵活性，SV中定义信号同时具有类型和数据类型两个属性。

类型指示信号是属于线网（net）还是变量（var）。SV使用所有的Verilog线网类型，并且没有进行任何拓展。如下表所示：

需要注意的是，线网类型必须配合使用四态数据类型，一般情况下省略数据类型，默认为四态。

数据类型指示线网或者变量的值系统。对于四态数据类型就是0、1、Z或X，对于两态数据类型就是0或1。

在Verilog中，初学者往往分不清reg和wire的区别。SV作为一门侧重验证的语言，并不十分关心逻辑是reg还是wire，因此引入了一个新的四态数据类型logic。它能替代大部分reg和wire出现的场景，但是不能被多个结构进行驱动。logic的出现降低了设计时出错的可能性。

关键字logic是一个数据类型。当logic单独使用时，则隐含这是一个变量var，四态变量可以使用一对关键字var logic进行显式声明。例如：

var logic [31：0] data; //一个32位宽的变量

wire logic [31:0] addr; //一个32位宽的线网

从语义上来说，SV中的logic数据类型和Verilog中的reg类型是一样的，可以互换使用，更多的是兼容wire类型。

SV中的两态数据变量

bit                 --1位两态无符号整数
byte             --8位两态有符号整数
shortint        --8位两态有符号整数
int                --16位两态有符号整数
longint        --32位两态有符号整数

两态仿真语义

仿真开始时，对于四态变量，例如reg，logic和integer等的所有位缺省逻辑值是X。这因为在硬件系统中这些变量被认为没有初始化，因此直到驱动赋值给变量前，它们的值都是不确定的。所有的两态数据类型默认的初始逻辑为0，因为两态类型不能存储X值，因此它们不能描述未初始化的状态。这也是使用四态数据类型描述可综合RTL模型的原因之一。

需要注意的是，把四态值赋给两态数据类型是合法的。此时四态值中任何位的X或Z值均会对应的转换为逻辑0。

把四态变量赋给两态类型时，最可怕的不是这些值被转换为0还是1，而是要检查是否有未知值的传播。SV中存在”$isunknown”操作符，用来检测表达式中是否存在X或Z，一旦存在就会返回1。如例所示：

例：对四态状态值的检查

if ($isunknown(data) ) $display(“@%0t : 4-state value detected“,$time);