Nonblocking 指定與同步狀態更新

右側算式以舊狀態求值

時脈驅動的循序區塊中，<= 先計算右側，再於 nonblocking^{i非阻塞賦值（nonblocking）在循序 RTL 中以 <= 表示。它先求右側運算式的值，再排程更新，讓同一邊緣的暫存器都能依據先前狀態計算。} 更新階段反映結果。同一邊緣更新多個暫存器^{i暫存器儲存多個位元的狀態。本課程中的同步暫存器會在時脈邊緣儲存指定的輸入。 詳細內容}時，可避免新值因程式行序而一路穿透。

always_ff @(posedge clk) begin
  if (rst) begin
    a <= 8'd0;
    b <= 8'd0;
  end else begin
    a <= d;
    b <= a;
  end
end

初始 a=b=0、輸入依序 5、9、2，邊緣後 (a,b) 為 (5,0)、(9,5)、(2,9)。若認為第二行讀到已更新的 a，就等於刪掉一級管線^{i管線以暫存器將計算分為多個階段，讓多筆輸入重疊處理。資料、valid 與控制訊號必須在各階段對齊。 詳細內容}。

每欄是一次上升緣^{i上升緣是時脈由 0 變成 1 的瞬間。它與表示整段 CLK=1 期間的高準位不同。 詳細內容}的觀察紀錄。輸入為邊緣前值，名稱含「後」的狀態為更新後值。欄位對齊表示取樣順序，並未繪出實體傳播延遲^{i傳播延遲是輸入改變後，輸出穩定至正確值所需的時間。邏輯式是否等價與時間特性是兩個不同問題。 詳細內容}。
由 a=b=0 開始。a 儲存新 d 的同時，b 儲存舊 a，因此兩列相差一級。

改成 blocking 為何危險

若同一區塊改為 a=d; b=a;，b 的計算可能讀到區塊內已改變的 a。與其他循序區塊的排程也可能產生競爭。基本原則是組合計算用 blocking、狀態儲存用 nonblocking；只有能解釋事件語意時才採用例外。

避免對同一暫存器多次指定

同一程序若對 q 執行多次 nonblocking 指定，最後執行者可能決定結果。不要用多個獨立 if 隱藏優先權，應用 if / else if / else 或明確的 next-state 變數表達功能，也應避免多個區塊驅動同一暫存器。

RTL 審查時，為每個暫存器寫一條下一狀態式很有幫助。若出現兩條式子，或某條件下未定義，就是重新檢查控制優先權的訊號。