Verilog中模组（module)的概念

Verilog中的基本单元是模组（module）。
模组代表一些可以用硬体实践的逻辑实体。 例如,一个模组可以是一个逻辑闸、一个三十二位元计数器、一个记忆体子系统、一个机算机系统或是一个用网路相连的多部电脑。
模组中与外界连接端（port）可以是一个位元或数个位元。连接端可以宣告为输入端、输出端或输出入端。 

以下介绍Verilog语法，用三种不同层级(Level)来表示模组的方式。 


下面以一个自定的 AND2 模组来说明。
它有三个单一位元称为 in1、in2、及 out 的连接端。其中 in1及 in2 为输入，而 out 为输出。其实这个 AND2 模组能做的事和 and 闸是一样的。 

宜礕从结构式层次定义模组的例子 //structural 
module AND2 (in1,in2,out);
input in1;
input in2;
output out;
wire in1,in2,out;
and u1 (out,in1,in2);
endmodule 



二∶从资料流层次程式定义模组的例子 

//data flow 

module AND2 (in1,in2,out); 

input in1; 

input in2; 

output out; 

wire in1,in2,out; 

assign out=in1&in2; 

endmodule

三∶从行为式层次定义模组的例子 

//behavioral 

module AND2 (in1,in2,out); input in1; input in2; output out; wire in1,in2; reg out; always @(in1 or in2); out=in1 & in2;

endmodule

一个Verilog模组包含了关键字（keywords）、名字（names）、文字（literals）、 注解（comments）以及标点符号。Verilog语法中大小写与C语言一样，大小写是不一样的，而Verilog中所有的关键字均是使用小写。空白、跳格（tab）及换行是用来增加程式的可读性。注解的用法为 /*注解*/。 

所有的模组均以关键字module开始，并紧跟著该模组的模组名称、输入输出的串列。
所有的模组均以关键字endmodule结束。
模组名称必须唯宜礎没有重复。
上述三个例子 的模组接著宣告输出及输入的型别为wire。例外的是在行为式模组的例子将其输出宣告为 reg的型别。其实在Verilog中所有的输出及输入均预设为wire的型别，因此这些宣告（除了宣告为reg型别的输出外）均可省略。
以上三个模组分别说明三种不同的描述方式∶ 结构式（structural）、资料流程式（data-flow）及行为式（behavioral）。 

结构式的描述∶又称逻辑闸层次 -- Gate Level 

在这层次中模组是由逻辑闸连接而成，在这层次的设计工作就好像以前用描绘逻辑闸来设计线路一样。 

资料流程式的描述∶ 又称暂存器传送层次 -- Register Transation Level 

它是一种模拟组合函式（combinational-functions）的方法。使用这种描述方式，函式可视为一棵有方向性的树（directed-tree）。输入为其树叶，输出为其树根。 当任何输入有所改变时，输出会被重新计算而跟著改变。资料流程式只能用来实践组合函式。 在这个层次中，要说明资料如何在暂存器中储存与传送，如何处理资料。 

行为式的描述∶ 

它是一种使用高阶语言来描述硬体的方式。因Verilog提供很普遍及功能强大的描述方式。因此使用行为式所描述的模组其描述与真实的电路可能毫无关连。甚至某些行为式模组可能无费晕硬体实践。这种特性是Verilog的优点也是缺点。 在这个层次的设计工作就好像写C语言一样。 

（例宜礮中的结构式模组有一个AND闸的实例。在（例宜礮中的AND与其他如or、nand、nor、not等均为Verilog的基本元件(primitive)。这些是Verilog语言预先定义好的函式。例如，这个AND闸实例会不断地观测其输入。如果输入有任何变化，这个AND函式将会重新用新的输入值计算出输入值。 

（例二）中的资料流程式模组有一个使用关键字assign的连续设定叙述。 

（例三）中的行为式模组有一个使用关键字always的行为式实例。
@(in1or in2) 表示式告诉拟器等待 in1或 in2发生变化。 如果发生变化则下列设定 : 

output=in1&in2; 


将表示式 in1AND in2 的值放置於变数out中。同时，always这个关键字也意味著当这个设定完成时，模拟器将等待下一次 in1或 in2 的变化。也就是说，always区块(block)很像传统程 式语言的无穷回圈。

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