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すでに定義したモジュールを、別のモジュール内からインスタンス化することで階層構造を構築します。下位モジュールがパラメータを持つ場合には、インスタンス化する際にパラメータ値を渡すことができます。入出力ビット幅をパラメータ化した機能モジュールを用意することで、機能モジュールを組み合わせながら設計を進めていく、 構造的な設計手法を取ることができます。

・ モジュールのインスタンス化
上位モジュールから、下位モジュールをインスタンス化して階層構造を構築することができます。

インスタンス構文：

　 モジュール名 <#(パラメータ割付け)> インスタンス名(ポート接続)

モジュールのポート接続には、ポート順接続とポート名接続の2種類があります。ポート順接続では、下位モジュールのポート順と等しい順にネットを指定し接続します。ポート名接続では、下位ポート名をピリオド記号の後に指定し、括弧内に上位のネット名を指定し、明示的に接続を指示します。

// 下位モジュール
module NA2(Y, A, B);
　　output Y;
　　input A, B;
　　nand (Y, A, B);
endmodule

// 上位モジュール

module ORAND2(F, I1, I2, I3, I4);
　　output F;
　　input I1, I2, I3, I4;
　　wire N1, NS;
　　NA2 U1 (N1, I1, I2); // ポート順接続
　　NA2 U2 (.A(I3), .B(I4), .Y(N2)); // ポート名接続
　　NA2 U2 (.Y(F), .B(N1), .A(N2)); // ポート名接続
endmodule
　

・ モジュール・パラメータ
下位モジュールのインスタンス化の際に、上位モジュールから下位モジュールのパラメータの値を置き換えることができます。たとえば、下位モジュールの入出力ビット幅がパラメータ化されていれば、上位よりインスタンス化する際に個別のビット幅を与えることができます。上位モジュールからパラメータを変更するためには、defparam文を用いるか、または#文字とともにパラメータを渡します。

// 下位モジュール
module COMPARE(GT, LE, EQ, A, B);
　　parameter width_A = 1, width_B = 1; // 初期値設定
　　output GT, LE, EQ;
　　input [1:width_A] A;
　　input [1:width_B] B;
　　reg GT, LE, EQ;

　　always @(A or B) begin
　　　　GT = 0; LE = 0; EQ = 0;
　　　　if (A > B)
　　　　　　GT = 1;
　　　　else if (A < B)
　　　　　　LE = 1;
　　　　else
　　　　　　EQ = 1;
　　end
endmodule


// 上位モジュールでの呼び出し
wire[3:0] N1, N2;
wire[15:0] P1, P2;
wire GT4, LE16, EQ16;

// パラメータ順接続によるパラメータの上書き
COMPARE #(4,4) U0 (.GT(GT4), .A(N1), .B(N2));

// defparam文によるパラメータの上書き
defparam U1.width_A = 16;
defparam U1.width_B = 16;
COMPARE U1 (.LE(LE16), .EQ(EQ16), .A(P1), .B(P2));
　

#で定義した値は、下位モジュールで宣言されたパラメータの順序に従ってパラメータ値を書き換えることができます。このようなポートのビット幅を可変長にした機能モジュールを用意することで、マクロレベルの設計ができます。
　

サブプログラムを用いることで、記述内の異なった部分から共通の手続きを実行し、ソース記述を読みやすくすることができます。サブプログラムには、ファンクション(function)とタスク(task)があります。ファンクションは、1つ以上の入力パラメータを受け取り、1つだけの値を戻します 。ファンクションは、すべての式を遅延ゼロで評価する必要があるため、内部にタイミング制御を持つことはできません。タスクは、複数の入力、出力、入出力パラメータの受け渡しができ、内部にタイミング制御文を持つことができます。

・ ファンクション
ファンクションは、少なくとも1つ以上の入力パラメータを持ち、シミュレーション時間ゼロで実行され、1つだけ値を戻します。

ファンクション構文：

function <[戻り幅]> ファンクション名
    {入力宣言}
　　{内部データ宣言}

　　{手続き文}
endfunction

ファンクションの戻り幅を指定しない場合には、1ビットのレジスタとなります。ファンクションでは、定義と同時に暗黙のうちにファンクション名と同一の名前を持つ内部レジスタが定義され、その内部レジスタに値を代入することで、ファンクションからの値を戻します。ファンクションには、少なくとも1つの入力パラメータが必要です。

function [3:0] zero_cnt;
　　input [15:0] data;
　　integer index;
begin
　　zero_cnt = 0;
　　for (index = 0; index <= 15; index = index + 1)
　　　　if (data[index] == 0)
　　　　　　zero_cnt = zero_cnt + 1;
　　end
endfunction

ファンクションの実行結果は、ネットまたはレジスタに戻すことができ、式の中でオペランドとして使用できます。以下に、上記のファンクションを呼び出す例を示す。

reg[15:0] data;
wire[3:0] cnt;

assign cnt = en ? zero_cnt(data) : 4'b0;

・ タスク
タスクは、ゼロまたは1つ以上の入力、出力、入出力パラメータとの値の受け渡しと受け取りができます。タスクには、内部にタイミング制御文を定義することができますが、その場合には、タスクが呼び出される時刻とタスクが終了する時刻が異なります。

タスク構文：

task タスク名 ;
　　　{入出力宣言}
　　　{内部データ宣言}

　　　{手続き文}
endtask

戻り値は、タスク内で出力として宣言し、その信号に対して値を代入されます。以下にタスクの記述例を示します。

reg PARI;
wire[7:0] DATA;

task odd_parity
　　output Z;
　　input[7:0] A;
　　integer i;
begin
　　Z = A[0];
　　for (i=1; i<=7; i=i+1)
　　　　Z = Z xor A[i];
end
endtask

always @(posedge CLK) begin
　　odd_parity(PARI, DATA)
end
　

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