请教Verilog代码有关always块问题

[舟_井]

    大佬们好，我想请教一下vivado中always块的一个问题，问题如下：

always @(*) begin
......
end

    在verilog中，always @（*）将代码块涉及到的信号均列为敏感表，综合为一个组合逻辑电路；但是在always块中仅可以对reg型变量进行赋值，这不会导致资源的过多占用吗？（寄存器类型是否比门电路更耗资源？）此外，笨人有点好奇含有reg型变量的组合逻辑综合出来应该是什么样的电路呢？希望大佬们不吝赐教，指出我的错误；如果方便，也请给出综合出的电路示意图（简单示意即可），感谢！

[舟_井]

有关资源占用，理解是，对于一些控制信号完全可以利用wire型变量（简单的组合逻辑）而不需要使用到寄存器进行存储？不知道这个理解是否正确？如有错误请指正，感谢！

[勇敢滴勇]

@舟_井 没事

[舟_井]

@勇敢滴勇 感谢！对reg类型变量的理解不到位了

[勇敢滴勇]

在Verilog中，always @(*)表示一个组合逻辑块，意味着综合工具会将代码块中涉及到的所有信号列为敏感信号，并将该代码块综合成一个组合逻辑电路。对于组合逻辑块中的赋值操作，只能对reg类型的变量进行赋值，这不会导致资源的过多占用。这里解释一下几个关键点：

always @(*) 与 reg 型变量

1. 组合逻辑块：always @(*) 表示组合逻辑块，而非时序逻辑块。综合工具会根据组合逻辑块中的逻辑关系生成逻辑门电路，而不是触发器或寄存器。
2. reg 型变量：在Verilog中，reg 并不一定代表物理上的寄存器。它只是表示一种变量类型，可以在过程语句（如always块）中进行赋值。在组合逻辑块中，reg 型变量只是一个表示方法，实际综合出来的电路不会包含触发器或寄存器，而是相应的组合逻辑电路。

组合逻辑电路的综合

组合逻辑电路综合出来的电路形式可能包含逻辑门（如与门、或门、非门等），这些逻辑门根据代码中的逻辑关系进行连接。例如：

always @(*) begin
    if (a & b) begin
        y = 1;
    end else begin
        y = 0;
    end
end

上述代码表示一个简单的与门逻辑，综合后的电路如下：

• 输入：a, b
• 输出：y
• 逻辑关系：y = a & b

综合后的电路如下：

 a ----\
        AND ----> y
 b ----/

误解与解释

你的问题中提到的误解在于认为reg 类型变量会导致资源的过多占用。实际上，在组合逻辑块中使用reg 类型变量不会导致寄存器资源的浪费，因为它们只是在Verilog代码中用于赋值的变量类型，最终综合成的电路还是组合逻辑电路。

示例电路示意图

假设我们有以下Verilog代码：

module example(
    input wire a,
    input wire b,
    output reg y
);

always @(*) begin
    if (a & b) begin
        y = 1;
    end else begin
        y = 0;
    end
end

endmodule

综合出来的电路图示意如下：

   a ----\ 
          AND ----> y
   b ----/

这个电路图表示一个简单的与门电路，其中a 和 b 是输入信号，y 是输出信号。

结论

• always @(*) 块用于定义组合逻辑电路。
• reg 型变量在组合逻辑块中仅作为赋值变量，不会导致寄存器资源的浪费。