【verilog 设计】 reg有没有必要全部赋初值？

一、前言

在知乎发现“reg有没有必要全部赋初值”这个问题，与自己近期对Verilog reg的进一步学习相契合，此文对这个问题进行总结。

二、reg的初值赋值方式

就语法意义赋初值而言，就是在声明reg时对其赋值。在工程中，对于数字系统的初始化一般是在上电后使用全局复位变量来实现的，也即利用复位信号来赋初值。

三、reg是否有必要全部赋初值

由于verilog不仅用于ASIC，还用于FPGA，关于reg是否需要全部赋初值又与这两个应用方向二存在差异。

3.1 FPGA场景下reg赋初值

3.1.1 FPGA reg赋初值方式选择

在声明reg变量时对其赋初值，寄存器初值可以靠上电时给对应存储单元置位，可以做初值置位。此外也可以通过复位来赋初值。

但如果只靠声明时赋初值，而不用复位赋初值时，整个系统需要复位重启时，这时FPGA只能通过重新上电来获取处置，这是比直接拉复位信号麻烦的，甚至在某些系统中不可实现的。

如果用复位赋初值，则声明变量时赋初值则完全没必要，因为数字系统一般上电后紧接着就是给一个复位信号。

因此，fpga场景下最好还是采用复位赋初值的方式来实现。

3.1.2 reg是否需要全部赋初值

此处对reg是否全部赋初值等价是否全部的reg都需要复位逻辑。我在之前自己编写的代码中基本上是全部都写了复位逻辑，但最近也看到了别人写不复位的寄存器，因此引发了对是否需要对全部reg赋初值的思考。

首先，全部复位是完全可以的（如果FPGA资源时序允许的话），这样电路复位后的状态是完全可知的，可以避免电路刚上电是出现X态。

其次，控制流需要复位，数据流不进行复位，保证所有数据寄存器在使用前被正确数据覆盖也是可以的。这时上电带来的随机值（X态）对电路功能并没有影响，而且当电路设计错误时，保留X态的传播可以让开发者在波形上更快的发现错误，加快调试进程。另一方面，没有复位逻辑的寄存单元，也可以减少复位信号的扇出，对功耗面积布线都是好处的。

至于，具体是否需要全部编写复位逻辑，可以根据具体的应用场景需求和可用资源而决定。

3.2 ASIC场景下reg赋初值

3.2.1 ASIC reg赋初值方式

对于ASIC来说，在声明reg时赋初值毫无意义，不同于FPGA查找表方式，数字电路并没有某种机制让这个寄存器在一开始确定为某个值。在声明reg时赋初值虽然不算不可综合但是也没哪家的cell上能生效。因此对于ASIC而言，都是通过上电复位来实现赋初值的。

3.2.2 reg 是否需要全部赋初值

这点与FPGA场景下的思路是一致的。

四、参考资料

Verilog reg有没有必要全部初始赋值？ - 知乎 (zhihu.com)