在 VHDL、Verilog、sim 行为中将无效地址写入 RAM

Question

让我们在 Verilog 或 VHDL 下拥有 BRAM 或任何其他存储器。例如：

module raminfr (clk, we, a, di, do);   

input clk;   
input we;   
input  [4:0] a;   
input  [3:0] di;   
output [3:0] do;   
reg    [3:0] ram [31:0]; 

  always @(posedge clk) begin   
    if (we)   
      ram[a] <= di;   
  end   
  assign do = ram[a];   
endmodule

现在假设我们已经将有效数据写入 "ram"。

如果地址 "a" 将具有无效值 (4'bxxxx)（"we"=1 并且 clk 将具有 posedge），模拟器是否会使 "ram" 中的所有项目无效？或者它让 ram 中的值保持原样？

Answer 1

模拟器不会使任何东西失效。相反，写入将被忽略。

对于这种情况下的读取，它会 return 'x' 不过。

Answer 2

对于 Verilog

IEEE Std 1800-2009 SystemVerilog 标准包含了 IEEE Std 1364-2005 Verilog 标准和 IEEE Std 1800-2005 SystemVerilog 标准。 IEEE Std 1800-2012 SystemVerilog 标准取代了 -2009 版本。

参见 IEEE Std 1800-2012 7.4.6 索引和数组切片：

If an index expression is out of bounds or if any bit in the index expression is x or z, then the index shall be invalid. Reading from an unpacked array of any kind with an invalid index shall return the value specified in Table 7-1. Writing to an array with an invalid index shall perform no operation, with the exceptions of writing to element [$+1] of a queue (described in 7.10.1) and creating a new element of an associative array (described in 7.8.6). Implementations may issue a warning if an invalid index occurs for a read or write operation on an array.

对于 VHDL

等效的 VHDL 设计描述可能是：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity raminfr is
    port (
        clk:  in  std_logic;
        we:   in  std_logic;
        a:    in  std_logic_vector(4 downto 0);
        di:   in  std_logic_vector(3 downto 0);
        do:   out std_logic_vector(3 downto 0)
    );
end entity;

architecture behave of raminfr is
    type ram_type is array (0 to 15) of std_logic_vector (3 downto 0);
    signal ram:  ram_type;
begin
    process (clk)
    begin
        if rising_edge(clk) then
            if we = '1' then
                ram(to_integer(unsigned(a))) <= di;
            end if;
        end if;
end process;
    do <= ram(to_integer(unsigned(a)));
end architecture;

其中numeric_std包to_integer函数用于将a的数组值转换为整数索引。（这里VHDL灵活一点，数组索引既可以是整数类型，也可以是枚举类型，统称为离散类型）

阅读 to_integer 的源代码，我们看到它会将包含 'X' 的输入无符号数组值转换为所有 'X'，并且该值的 'LEFT 值为 'X' 将 return 自然整数子类型值 0 并可选择报告：

if (XARG(XARG'left) = 'X') then
      assert NO_WARNING
        report "NUMERIC_STD.TO_INTEGER: metavalue detected, returning 0"
        severity warning;
      return 0;
    end if;

可以通过更改局部静态的 NO_WARNING 的值在实现范围内禁用这些警告。使用 to_integer（或使用 Synopsys 包 std_logic_arith 和函数 conv_integer）索引将为 0.

另外，VHDL 实现能够停止对严重性警告报告的仿真。

虽然您可以使用作为数组值提供的索引来处理赋值的结果（如 2、4、8、16 或 32 个无效内存位置，具体取决于 'X' 元素的数量a 的值），您已经破坏了设计模型状态的完整性，在依赖 SystemVerilog 或 VHDL 设计模型的仿真结果之前应该采取一些纠正措施。

总的来说，复杂摆弄的开销似乎不值得。这些警告属于 class 个警告，应在综合前进行审查。

当数组值的默认初始值为元值时，这些警告可能会在重置数组值之前发生。在大多数 FPGA 设计中，您可以通过初始化 a 和任何前辈来防止这种情况发生，因此 a 包含一个二进制表示值，或者在重置生效之前简单地忽略时间 0 的报告。

您还可以通过将 we 和任何前任初始化为“0”来防止写入地址 0。

在 VHDL、Verilog、sim 行为中将无效地址写入 RAM

write on invalid address to RAM in VHDL, Verilog, sim behaviour

vhdl

verilog

simulation

xilinx

intel-fpga

对于 Verilog

对于 VHDL