转载 关于case语句的优先级

对于这样的组合逻辑电路 always@(X) case(X) X1: X2: …… endcase 如果分支项包含变量X的所有取值情况，并且互相不重复，那么这样的情况，其实没有必要使用综合指令。 （一）“//synthesis parallel_case” 有一些书在介绍case语句时（例如《verilog HDL综合实用教程》）说“case语句的verilog HDL语义表明了选取case分支的优先顺序。case表达式首先与第一个分支项进行比较，依次类推……”但在Quartus中的实验表明， 当分支项包含变量X的所有取值情况，并且互相不重复时，case语句的各个分支选项的优先级是一样的，并且这时对case使用综合指令“//synthesis parallel_case”也不会起作用。 若某两个分支选项相互重叠，这时，case所暗含的优先级顺序就起作用了，在前面的分支项优先级高，并用在编译时Quartus会出现这样的警告： Warning (10935): Verilog HDL Casex/Casez warning at ddd.v(380): casex/casez item expression overlaps with a previous casex/casez item expression 提醒你说分支项重叠了。 在这种情况下，若不使用“//synthesis parallel_case”指令，则重叠的分支项，将会按照“前面的分支项优先级高”的原则被综合。 若使用“//synthesis parallel_case”指令，则我们可以划分几个子集：A1(属于X1,但不属于其它）,A2(属于X2,但不属于其它)，依此类推，对子集A1,严格按照X1:下的语句执行，对子集A2,严格按照X2:下的语句执行，依此类推。对于其它不能划到任何子集的情况，即重叠部分，则被视为不可能出现的情况，或者说的不关心的情况，对于这种情况，怎么综合有利于简化电路就怎么综合。 所以“//synthesis parallel_case”在这里对于简化电路就很有用了，只要设计者确定重叠的情况不会出现，就可以利用这条指令来简化电路。 这时Quartus会给出警告： Warning (10935): Verilog HDL Casex/Casez warning at Verilog1.v(15): casex/casez item expression overlaps with a previous casex/casez item expression Warning (10935): Verilog HDL Casex/Casez warning at Verilog1.v(16): casex/casez item expression overlaps with a previous casex/casez item expression Warning (10209): Verilog HDL Case Statement warning at Verilog1.v(13): honored parallel_case synthesis attribute - differences between design synthesis and simulation may occur （二）“//synthesis full_case” 在以上的组合逻辑电路中，如果分支项没有包含所有的情况，则会综合成触发器，那么你可以用default来避免这种情况，对于不关心的情况，随便赋一个值就好了，但是这种随意的赋值付出的代价就是逻辑资源。若用 “//synthesis full_case”则，综合器会自动对没列出的情况赋值，并且它赋的值有利于减少逻辑资源的消耗。至于原因嘛，我觉得可以用化简卡诺图的例子来说明，对于我们不关心的情况，就给它一个X好了，在化简的时候它既可以作为0，又可以作为1.显然比你给它一个0或者1要好点。这就是我们为什么要用“//synthesis full_case”的原因。

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verilog中if else和case语句有什么区别？

发布: 2013-4-26 13:45 | 作者: MohanGrace | 来源: EETOP 赛灵思（Xilinx） 社区

有次电面被问到的。。不知道怎么回答呃 或者他们在综合的时候有什么区别吗？

qiudanyi1 (2013-4-26 14:02:26)

我认为if else当级数比较多的时候判断会比较慢，顺序一层一层往下判断，而case语句就不曾在这种问题，不知道我回答的对不对啊

yushuiyang1986 (2013-4-26 14:45:12)

串行和并行，以及优先级的问题

MohanGrace (2013-4-26 14:47:41)

回复 3# yushuiyang1986 麻烦能不能说的稍微详细一点呢？

Timme (2013-4-26 15:11:07)

case和if-else都是串行执行的,唯一的不同是case是可综合的四态对比.if-else要么是二态对比,要么是不可综合的四态对比.

HADIST (2013-7-13 10:53:28)

回复 5# Timme 能详细解释一下吗？我觉得是一样的啊，都是含有优先级的判断，综合出来的电路也是一样的吧？好像如果在case语句那添加//synopsys parallel_case 就不一样了？

落日余晖 (2013-7-13 12:46:47)

我认为是case语句做判断时是同时对所有的case情况同时做对比判断，是并行执行，而if else 是顺序执行先判断完if语句，在判断else语句。

HADIST (2013-7-13 14:15:45)

回复 7# 落日余晖 if else和case语句都是有优先级的！case语句也是先判断写才前面的情况是否满足，前面的满足了就直接跳出case了吧。

HADIST (2013-7-13 15:23:38)

回复 9# chen851112 都是串行的啊，都有优先级。

gygyg (2013-7-13 16:12:20)

case应该是并行的

tiangua (2013-7-13 20:07:03)

优先级不一样。

wxwxw (2013-7-14 09:02:30)

case在仿真的时候比if-else效率更高一点，另外，case语句在fpga的编译的时候更高效一点

txwm8905 (2013-7-14 19:07:13)

回复 10# HADIST case是并行的，而且case的每个判断条件是不能冲突的

HADIST (2013-7-14 20:26:54)

回复 14# txwm8905 不知道你是从哪看来的，你可以看一下verilog HDL综合 使用教程，孙海平译的2.14.5节，有明确指出。

Timme (2013-7-14 20:50:23)

QUOTE:

回复 txwm8905 不知道你是从哪看来的，你可以看一下verilog HDL综合 使用教程，孙海平译的2.14.5 ... HADIST 发表于 2013-7-14 20:26 

你引用这些山寨教材有什么说服力，EDA先锋工作室的FPGA教材还说case是并行的呢。 Verilog 2001标准（IEEE 1364-2001）第132页：

CODE:

The case item expressions shall be evaluated and compared in the exact order in which they are given.指出了case是串行有优先级。又：

CODE:

Apart from syntax, the case statement differs from the multiway if-else-if construct in two important ways: a) The conditional expressions in the if-else-if construct are more general than comparing one expression with several others, as in the case statement. b) The case statement provides a definitive result when there are x and z values in an expression.a)是废话。b)指出了case是四态对比。除此之外和if-else没有差别。 又，根据ARM的“Verilog X Bugs”（http://www.arm.com/files/pdf/Verilog_X_Bugs.pdf） 第7页：

CODE:

Important things to note about case statements are listed below (which may help to dispel a few myths): · a Verilog case statement is priority encoded (just like a nested if expression) · the case-expression is effectively compared to the case-item with a triple -equal (===) case-equality重复了以上说明。 这种1+1=2级别的东西是真心不想在这里啰嗦。。。标准不读，paper不看，只会道听途说，真是。。。

HADIST (2013-7-14 21:31:56)

回复 16# Timme 贝尔实验室的巴斯克写的书咋山寨了啊。。。比夏宇闻的权威多了吧。。。。

加油99 (2013-7-14 22:09:25)

Altera QuartusII中，使用parallel_case综合属性，可以让case语句综合成没有优先级的并行case逻辑。对于case, casex, casez都一样的。 语句需要这样写（注释部分很重要）： case (sel) // synthesis parallel_case ...... 所以，一些资料中认为case是一定无优先级是不准确的。 以下是QuartusII 11.0 Help中“parallel_case”的关键字帮助的摘录： -------------------------------------------------------------------------------- parallel_case Verilog HDL Synthesis Attribute -------------------------------------------------------------------------------- A Verilog HDL synthesis attribute that directs Analysis & Synthesis to implement parallel logic rather than a priority scheme for all case item expressions in a Verilog Design File (.v) Case Statement. ......

neoitachi (2013-7-15 12:20:29)

其实要看具体环境，要是FPGA的话其实就是综合成查找表，if-else和case在有些情况下综合出来的电路时一样的。两者没有绝对优势，要看具体想怎么用。看RTL的话就是串行mux和并行MUX的区别，没有谁快谁慢的区别，如果两者跑的时钟是一样的话速度都是一样的。if-else有优先级，写在前面的条件的电路会靠近后级电路，这样优先将信号传入后级，前级即使满足条件也被后级给屏蔽了，建议可以写几个简单的case和else-if电路综合后看RTL图就能看出来区别了。

Timme (2013-7-16 22:35:02)

[i=s] 本帖最后由 Timme 于 2013-7-16 23:56 编辑 引经据典一大通，不如用Synplify 2013来试试综合结果吧。 相信理解不了if-else和case区别的人（不考虑验证，就是完全没有区别），抓破脑袋都看不懂这个综合结果。。。 （1）用if-else写一个并行MUX

CODE:

module parallel_if(input a,b,c,input [2:0] sel,output reg y); always@(*) if(sel==3'b001) y=a; else if(sel==3'b010) y=b; else if(sel==3'b100) y=c; else y=1'bx; endmoduleRTL图，怎么样，用if-else也可以写出并行MUX吧？

parallel_if.png

（2）用case写一个串行MUX

CODE:

module serial_case(input a,b,c,input [2:0] sel,output reg y); always@(*) case(1'b1) sel[0]:y=a; sel[1]:y=b; sel[2]:y=c; default:y=1'bx; endcase endmoduleRTL图，怎么样，用case也可以写出串行MUX吧？

serial_case.png

PS：添加parallel_case属性就可以综合成第一个图的结果，见证奇迹的时刻喔 不信的，请自行用Synplify 2013试验。（用Precision Synthesis也可以，但用Quartus/XST可能看不到上面的结果，因为这两个例子对综合工具的Elaborate能力要求较高。。。是不是也应该把这个例子加入QoR Benchmark）

jium007 (2013-7-17 15:51:56)

QUOTE:

引经据典一大通，不如用Synplify 2013来试试综合结果吧。 相信理解不了if-else和case区别的人（不考虑验 ... Timme 发表于 2013-7-16 22:35 

具体还是和代码怎么写的有关系，如果是one_hot的编码方式，会综合成并行电路，就前面的if_else 例子一样。

tjzcl (2013-7-17 21:21:09)

犀利，小白学习了！