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Chapter 8.
Tasks and Functions

 

 - Coding을 하다보면 같은 기능을 하는 블럭을 여러번 작성해주어야 하는 경우들이 발생한다. C programming에서는 그래서 Macro와 Function이 생겨났고, FORTRAN에서는 Subroutine과 Function이 있다. Verilog에서도 비슷한 기능을 하는 것이 있으니, 그것이 바로 task와 function이다.

*Objectives
 - Task와 function의 차이를 설명한다.
 - Task를 정의하기 위해 필요한 조건을 알고 선언과 호출을 이해한다.
 - Function을 정의하기 위해 필요한 조건을 알고 선언과 호출을 이해한다.

 

8.1 Differences between Tasks and Functions

 

 

표 8.1 Tasks and Functions

8.2 Tasks

 - task, endtask : task 선언하는 keyword
 - 다음에 열거한 조건들 중에서 적어도 하나라도 만족한다면 task를 사용해야 한다.
   * Delay, timing, event 제어구조가 있다
   * output이 없거나 하나이상의 output이 있는경우
   * input이 없는 경우

 

8.2.1 Task Declaration and Invocation

    Syntax]
    // Task Declaration
    <task>
              ::= task <name_of_task>;
                  <tf_declaration>*
                  <statement_or_null>
                   endtask      

 

    <name_of_task>
                ::=<IDENTIFIER>

 

    <tf_declaration>
                ::=<parameter_declaration>
               ||=<input_declaration>
               ||=<output_declaration>
               ||=<inout_declaration>
               ||=<reg_declaration>
               ||=<time_declaration>
               ||=<integer_declaration>
               ||=<real_declaration>
               ||=<event_declaration>

 

    // Task Invocation
    <task_enable>
                ::=<name_of_task>;
               ||=<name_of_task> (<expression><,<expression>>*);

 

 - input, output, inout : I/O 선언 keyword.
 - module port를 선언하는 keyword와 같은 꼴이지만 task에서는 값의 전달의 역할이다. 참고로 module port는 외부와의 신호 연결을 의미한다.
 - task는 다른 task나 function을 호출 할 수 있다.

 

8.2.2 Task Examples

 

 ■ Use of input and output arguments

Ex)
    // Input and Output Arguments in Task
    module operation;
  
    parameter delay = 10;
    reg [15:0] A, B;
    reg [15:0] AB_AND, AB_OR, AB_XOR;

 

    always @(A or B)
    begin
                // Task 호출. argumen는 task 선언에서 명시된 순서에 의해 전달된다.
                // output arg : AB_AND, AB_OR, AB_XOR.  input arg = A, B
        bitwise_oper(AB_AND, AB_OR, AB_XOR, A, B);
    end

 

    // define task
    task bitwise_oper;
    output [15:0] ab_and, ab_or, ab_xor;
    input [15:0] a, b;
    begin
        #delay ab_and = a & b;
        ab_or = a | b;
        ab_xor = a ^ b;
    end
    endtask
 
    endmodule

 

   * task가 호출되면서 a, b는 각각 A와 B의 값을 전달받는다.
  ** 10의 delay시간 후에 연산결과 ab_and, ab_or, ab_xor는 각각 AB_AND, AB_OR, AB_XOR로 전달된다.

 

 ■ Asymmetric Sequence Generator

Ex)
    // reg변수의 직접 연산
    module sequence;

    reg clock;

    initial
        init_sequence;
   
    always
    begin
        asymmetric_sequence;
    end

 

    // Initialization sequence
    task init_sequence;
    begin
        clock = 1'b0;
    end
    endtask

 

    // operating directly on the clock in the module
    task asymmetric_sequence;
    begin
        #12 clock = 1'b0;
        #5 clock = 1'b1;
        #3 clock = 1'b0;
        #10 clock = 1'b1;
    end
    endtask
   
    endmodule

 

    * module에서 정의한 reg변수 clock을 task에서 직접 건드릴 수 있다.

 

8.3 Functions

 - function, endfunction : function을 선언하는 keyword.
 - 다음에 열거한 조건들 중 어느 하나라도 만족한다면 function을 사용해야 한다.
    * delay, timing, event제어가 없는 경우
    * 단 한개의 값만을 되돌려주는 경우
    * 적어도 한개의 input이 있는 경우

 

8.3.1 Function Declaration and Invocation

  Syntax]
    // Function Declaration

    <function>
            ::= function <range_or_type>? <name_of_functions>;
                <tf_declaration>+
                <statement>
                endfunction

 

    <range_or_type>
            ::= <range>
            ||=<INTEGER>
            ||=<REAL>

 

    <name_of_function>
            ::= <IDENTIFIER>

 

    <tf_declaration>
                ::=<parameter_declaration>
               ||=<input_declaration>
               ||=<reg_declaration>
               ||=<time_declaration>
               ||=<integer_declaration>
               ||=<real_declaration>

 

    // Function Invocation
    <function_call>
                ::= <name_of_function> (<expression><,<expression>>*);

 

 - function이 선언될때 <name_of_function>의 이름으로 내부적으로 register가 하나 선언된다.
 - function의 return value가 위의 레지스터를 통해 전달된다.
 - <range_or_type>은 function의 return value에 대한 width나 type을 지정한다. 명시하지 않는 경우 width는 1이다.
 - function은 다른 task는 호출 할 수 없으며, 오직 다른 function만 호출 가능하다.

 

8.3.2 Function Examples

 ■ Parity Calculation

Ex)
    // Parity Calculation
    module parity;
  
    reg [31:0] addr;
    reg parity;

 

    always @(addr)
    begin
        parity = calc_parity(addr);                                               // 첫 번째 호출
        $display("Parity calculated \ %b", calc_parity(addr));      // 두번째 호출
    end
  
    function calc_parity;             // function 선언. calc_parity라는 변수 생성
    input [31:0] address;
    begin
        calc_parity = ^address;   // 자동적으로 만들어지는 변수 calc_parity에

                                                // return value를 저장
    end
    endfunction

 

    endmodule

 

 ■ Left/Right Shifter

Ex)
    //Left/Right Shifter
    module shifter;

 

    'define LEFT_SHIFT     1'b0
    'define RIGHT_SHIFT   1'b1
    reg [31:0] addr, left_addr, right_addr;
    reg control;

 

    always @(addr)
    begin
        left_addr = shift(addr, 'LEFT_SHIFT);
        rifht_addr = shift(addr, 'RIFHT_SHIFT);
    end

 

    function [31:0] shift;      // return value: 32bit 변수
    input [31:0] address;
    input control;
 
    begin
        shift = (control == 'LEFT_SHIFT)? (address << 1) : <address >>1);
    end
    endfunction

 

    endmodule