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Verilog是一种广泛应用于数字硬件设计的硬件描述语言（HDL），与VHDL并列为业界最常用的两种语言。它最初是作为一种高效的事件驱动数字逻辑模拟器的建模语言，后来逐渐发展成为逻辑综合规范语言。无论是现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）还是其他芯片设计，几乎都会用到Verilog或VHDL。 在Verilog中，设计的核心单元是模块（module）。模块定义了一个接口，包括输入、输出和内部信号，以及模块内部的结构。例如，一个简单的多路选择器（mux）可以通过基本逻辑元件构建： ```verilog module mux(f, a, b, sel); output f; input a, b, sel; not g4(nsel, sel); assign f = nsel ? a : b; endmodule ``` 上述代码中，`mux`模块有一个输出`f`和两个输入`a`、`b`以及选择信号`sel`。`not`门用于生成反向选择信号`nsel`，然后使用连续赋值（continuous assignment）`assign`将`f`设置为根据`sel`选择的`a`或`b`。 Verilog也支持使用`always`块来实现行为建模，这使得可以编写更复杂的时序逻辑。`always`块的敏感列表（sensitivity list）定义了哪些信号变化会导致块内的代码执行： ```verilog module mux(f, a, b, sel); output f; input a, b, sel; reg f; always @(a or b or sel) begin if (sel) f = a; else f = b; end endmodule ``` 在这个版本的`mux`中，`always`块中的代码会在`a`、`b`或`sel`改变时执行。`reg`类型的`f`在这里充当存储元件，其值在没有被指令明确赋值之前保持不变。 除了基础逻辑操作，Verilog还允许用户定义原语（primitive），比如通过真值表来定义行为： ```verilog primitive mux(f, a, b, sel); output f; input a, b, sel; table 1?0 : 1; // ... endtable endprimitive ``` 这里的`mux`原语使用了一个包含“不确定”（don't care）值的真值表来定义其行为。 Verilog的模拟器在设计验证中扮演着重要角色。测试平台（testbench）会生成激励信号并检查响应，与系统模型耦合运行。这对验证设计的功能正确性至关重要，确保在实际制造前满足预期的逻辑行为。 Verilog提供了结构化和行为化的建模方式，既能描述硬件的逻辑结构，也能表达其动态行为。通过组合基本逻辑元件、使用`always`块和定义原语，设计师能够创建出复杂、多层次的数字系统模型，用于仿真和综合，最终实现硬件设计。