verilog用task任务完成两变量比较大小的运算，设计出４个8位数据的由小到大排序的 组合逻辑电路。要求可综合，编写测试模块，给出仿真波形结果。 再将上面组合逻辑电路，修改为时钟上升沿相关的时序逻辑电路，要求可综合， 编写测试模块，给出仿真波形结果。

在Verilog中，可以使用`task`来实现非阻塞的任务，用于处理较复杂的操作，比如比较两个8位变量的大小并完成数组排序。我们将先创建一个组合逻辑电路版本，然后将其改为时序逻辑版本： ### 组合逻辑电路 (Combination Logic) ```verilog module compare_sort_comb ( input [7:0] data_in [3:0], // 八位数据输入 output reg [7:0] sorted_data [3:0] ); // Task for comparing two 8-bit numbers task compare; input [7:0] a, b; always @(*) begin if (a < b) assign sorted_data[i++] = a; else assign sorted_data[i++] = b; end endtask // 初始化i和数组索引 localparam i = 0; wire done; // Compare and sort the data generate for (int j = 0; j < 4; j++) begin : loop compare(a: data_in[j], b: data_in[(j+1)%4]); if (done) break; end endgenerate // 当所有元素都排好序后置位done assign done = (i == 4); endmodule ``` 对于测试模块，我们可以这样设置： ```verilog module testbench_compare_comb; reg [7:0] data_in [3:0] = {8'b0, 8'b1, 8'b2, 8'b3}; // 示例数据 initial begin $display("Initial Data: "); foreach (data_in[i]) $display("%b", data_in[i]); #10; // 稳定时间 $monitor("Sorted Data: %b %b %b %b", sorted_data[0], sorted_data[1], sorted_data[2], sorted_data[3]); end endmodule ``` **时序逻辑电路 (Sequential Logic)** 为了实现时序逻辑版本，我们需要引入时钟信号，这里假设有一个全局时钟`clk`。我们需要存储当前的数据状态以便在时钟上升沿更新。 ```verilog module compare_sort_seq ( input wire clk, input [7:0] data_in [3:0], output reg [7:0] sorted_data [3:0] // ... 其他必要的输入和输出 ); // 状态机和比较任务的实例化 reg [1:0] state = 0; // 存储排序状态 compare_task compare; wire done; always @(posedge clk) begin case(state) 0: begin if (!done) compare(data_in[0], data_in[1]); // 第一次比较 state <= 1; end 1: begin if (!done) compare(data_in[1], data_in[2]); state <= 2; end 2: begin if (!done) compare(data_in[2], data_in[3]); state <= 3; end default: begin done <= 1; end endcase end // ... 其他部分保持不变 endmodule ``` 测试模块同样需要添加对时钟周期的控制： ```verilog module testbench_compare_seq; reg clk = 0; reg [7:0] data_in [3:0] = {8'b0, 8'b1, 8'b2, 8'b3}; // 示例数据 initial begin $display("Initial Data: "); foreach (data_in[i]) $display("%b", data_in[i]); forever #5 clk = ~clk; // 模拟时钟脉冲 end always @(posedge clk) begin if (!posedge clk) $monitor("Sorted Data: %b %b %b %b", sorted_data[0], sorted_data[1], sorted_data[2], sorted_data[3]); end endmodule ``` 在这两个版本中，仿真波形显示了输入数据及排序后的结果。注意，由于Verilog模拟器通常不会实时生成波形，所以需要在实际工具中查看。