Verilog入门：二进制、逻辑电路与CMOS设计基础

Verilog语言是一种广泛应用于硬件描述语言(HDL)的设计工具，它在数字逻辑电路设计中扮演着核心角色。在这篇文章中，我们将会探讨如何利用Verilog来设计和实现二进制逻辑电路，这对于理解计算机系统结构特别是硬件设计至关重要。 首先，文章强调了在使用Verilog进行结构设计时，设计者需要明确逻辑功能在抽象层面是如何运作的；而在进行逻辑设计时，还要考虑到这些逻辑如何映射到实际的物理电路中，包括CMOS门电路及其工艺。CMOS门电路是现代电子设计的基础，包括组合逻辑和时序逻辑两种类型。组合逻辑由assign语句实现，描述信号之间的直接关系，无需考虑时间因素；而时序逻辑则是通过always (@posedge clock)语句，描述随时钟边沿变化的行为。 接着，作者指出硬件设计人员和软件设计人员对于Verilog可能有不同的理解和应用重点。他们可能仅关注这三种基本语句，因为它们涵盖了构建复杂逻辑系统的基本元素。在硬件设计中，CMOS电路的延迟问题也是需要考虑的关键因素，因为它影响着电路的性能。 文章还涉及了计算机中数的表示，特别介绍了二进制的优势以及其在自然界的对应形式，如电压、磁通量和能级等。定点数的表示，包括原码和补码，是数字逻辑设计的基础，原码存在溢出问题，而补码通过取模运算解决了这个问题。通过具体的例子，如8位和16位的原码和补码表示，读者可以更直观地理解这些概念。 此外，文章提到了浮点数的表示，这是为了解决定点数表示的局限性，特别是表示范围和精度问题。IEEE 754标准定义了浮点数的结构，包括符号位、阶码和尾数，这对于处理大规模数据和高精度计算至关重要。 这篇关于Verilog语言和二进制逻辑电路的文章深入浅出地讲解了硬件设计中的关键概念和技术，包括数字编码、逻辑运算和电路实现，有助于理解并掌握Verilog在实际设计中的应用。对于任何希望从事硬件设计或深入理解计算机底层原理的人来说，这些都是不可或缺的知识点。