lab1c_unpacked_array.sv

module unpacked_array_demo;

  // ========================================
  // Завдання 1: Створення матриці 4×4
  // ========================================
  // Unpacked array: кожен елемент зберігається окремо
  // [row][col] - перший індекс рядок, другий стовпець
  logic [7:0] image [0:3][0:3];  // 4×4 матриця, кожен піксель 8 біт
  
  // Змінні для циклів
  int row, col;
  int sum;
  
  // Для прикладу з ініціалізацією
  logic [7:0] preset_matrix [0:2][0:2];
  
  // ========================================
  // Завдання 4: Функція row_sum (закоментована)
  // ========================================
  /*
  function int row_sum(int row_index);
    int total;
    total = 0;
    for (int c = 0; c < 4; c++) begin
      total += image[row_index][c];
    end
    return total;
  endfunction
  */
  
  initial begin
    
    $display("\n=== Unpacked Array Demo: 4×4 Матриця Пікселів ===\n");
    
    // ========================================
    // Завдання 2: Заповнення матриці
    // ========================================
    $display("=== Заповнення матриці: image[row][col] = row × col ===\n");
    
    for (row = 0; row < 4; row++) begin
      for (col = 0; col < 4; col++) begin
        image[row][col] = row * col;
        $display("  image[%0d][%0d] = %0d × %0d = %0d", 
                 row, col, row, col, image[row][col]);
      end
    end
    
    // ========================================
    // Завдання 3.1: Вивід усіх рядків окремо
    // ========================================
    $display("\n=== Вивід рядків (Rows) ===\n");
    
    for (row = 0; row < 4; row++) begin
      $write("Рядок %0d: [", row);
      for (col = 0; col < 4; col++) begin
        $write("%3d", image[row][col]);
        if (col < 3) $write(", ");
      end
      $display("]");
    end
    
    // ========================================
    // Завдання 3.2: Вивід усіх стовпців окремо
    // ========================================
    $display("\n=== Вивід стовпців (Columns) ===\n");
    
    for (col = 0; col < 4; col++) begin
      $write("Стовпець %0d: [", col);
      for (row = 0; row < 4; row++) begin
        $write("%3d", image[row][col]);
        if (row < 3) $write(", ");
      end
      $display("]");
    end
    
    // ========================================
    // Візуалізація матриці
    // ========================================
    $display("\n=== Візуалізація матриці ===\n");
    $display("       Col 0  Col 1  Col 2  Col 3");
    $display("      +------+------+------+------+");
    
    for (row = 0; row < 4; row++) begin
      $write("Row %0d |", row);
      for (col = 0; col < 4; col++) begin
        $write("  %3d |", image[row][col]);
      end
      $display("");
      $display("      +------+------+------+------+");
    end
    
    // ========================================
    // Додатково: Обчислення сум (без функції)
    // ========================================
    $display("\n=== Суми рядків (inline обчислення) ===\n");
    
    for (row = 0; row < 4; row++) begin
      sum = 0;
      for (col = 0; col < 4; col++) begin
        sum += image[row][col];
      end
      $display("Сума рядка %0d: %0d + %0d + %0d + %0d = %0d",
               row, image[row][0], image[row][1], image[row][2], image[row][3], sum);
    end
    
    $display("\n=== Суми стовпців (inline обчислення) ===\n");
    
    for (col = 0; col < 4; col++) begin
      sum = 0;
      for (row = 0; row < 4; row++) begin
        sum += image[row][col];
      end
      $display("Сума стовпця %0d: %0d + %0d + %0d + %0d = %0d",
               col, image[0][col], image[1][col], image[2][col], image[3][col], sum);
    end
    
    // ========================================
    // Демонстрація: row_sum функція (закоментована вище)
    // ========================================
    $display("\n=== Завдання 4: Функція row_sum (закоментована) ===\n");
    $display("Функція row_sum закоментована в коді (рядки 17-26)");
    $display("Для активації - розкоментуйте функцію та код нижче:");
    $display("");
    $display("// Приклад використання:");
    $display("// for (row = 0; row < 4; row++) begin");
    $display("//   $display(\"Сума рядка %%0d = %%0d\", row, row_sum(row));");
    $display("// end");
    
    // Якщо розкоментувати функцію, цей код буде працювати:
    /*
    $display("\n=== Використання функції row_sum ===\n");
    for (row = 0; row < 4; row++) begin
      $display("row_sum(%0d) = %0d", row, row_sum(row));
    end
    */
    
    // ========================================
    // Додатково: Особливості Unpacked Array
    // ========================================
    $display("\n");
    $display("======================================================================");
    $display("=== Особливості Unpacked Array ===");
    $display("======================================================================");
    
    $display("\n1. ОГОЛОШЕННЯ:");
    $display("   logic [7:0] image [0:3][0:3];");
    $display("   ↑     ↑            ↑   ↑");
    $display("   │     │            │   └──── стовпці (unpacked dimension)");
    $display("   │     │            └──────── рядки (unpacked dimension)");
    $display("   │     └───────────────────── розмір елемента (packed)");
    $display("   └─────────────────────────── тип елемента");
    
    $display("\n2. ІНІЦІАЛІЗАЦІЯ:");
    $display("   ✓ Поелементно: image[0][0] = 0; image[0][1] = 0; ...");
    $display("   ✓ Через цикли: for (i...) for (j...) image[i][j] = ...;");
    $display("   ✓ Через '{{}} : image = '{{'{0,0,0,0}, '{0,1,2,3}, ...}};");
    $display("   ✗ НЕ можна: image = 128'h...; // Compilation error!");
    
    $display("\n3. ЗВЕРНЕННЯ:");
    $display("   ✓ До елемента: image[row][col]");
    $display("   ✓ До рядка: image[row] (весь рядок - array)");
    $display("   ✗ НЕ можна: image[3:2] (part-select)");
    $display("   ✗ НЕ можна: image[row][col][7:4] (part-select біта)");
    
    $display("\n4. ВИКОРИСТАННЯ:");
    $display("   ✓ Тестбенчі - зберігання тестових даних");
    $display("   ✓ Матриці, таблиці пошуку (LUT)");
    $display("   ✓ Буфери даних");
    $display("   ✓ Багатовимірні структури");
    $display("   ✗ НЕ синтезується в апаратуру!");
    
    $display("\n5. ОПЕРАЦІЇ:");
    $display("   ✗ НЕ можна побітові операції на всьому масиві");
    $display("   ✗ НЕ можна передати як один порт модуля");
    $display("   ✓ Можна використовувати в циклах");
    $display("   ✓ Можна передавати в функції/tasks");
    
    // ========================================
    // Порівняння: Packed vs Unpacked
    // ========================================
    $display("\n");
    $display("======================================================================");
    $display("=== Порівняння: Packed Array vs Unpacked Array ===");
    $display("======================================================================");
    
    $display("\nПACKED ARRAY (для апаратури):");
    $display("  logic [3:0][7:0] packed_reg;");
    $display("  ✓ Безперервний вектор: 32 біти разом");
    $display("  ✓ Пряме присвоєння: packed_reg = 32'hFACE_CAFE;");
    $display("  ✓ Побітові операції: ~packed_reg, packed_reg & mask");
    $display("  ✓ Part-select: packed_reg[3:2]");
    $display("  ✓ Синтезується ✓");
    
    $display("\nUNPACKED ARRAY (для тестбенчів):");
    $display("  logic [7:0] unpacked_mem [0:3];");
    $display("  ✗ Окремі елементи в пам'яті");
    $display("  ✗ НЕ можна пряме присвоєння всього масиву");
    $display("  ✗ НЕ можна побітові операції на масиві");
    $display("  ✗ НЕ можна part-select");
    $display("  ✗ НЕ синтезується ✗");
    
    $display("\nВИСНОВОК:");
    $display("  • Packed   → коли потрібен синтез (регістри, порти, шини)");
    $display("  • Unpacked → для тестів (масиви даних, таблиці, буфери)");
    
    // ========================================
    // Приклад з ініціалізацією через '{...}
    // ========================================
    $display("\n");
    $display("======================================================================");
    $display("=== Приклад: Ініціалізація через '{{...}} ===");
    $display("======================================================================\n");
    
    // Ініціалізація поелементно (Icarus Verilog не підтримує '{ } для unpacked)
    // В комерційних симуляторах можна: preset_matrix = '{ '{10,20,30}, ... };
    preset_matrix[0][0] = 8'd10; preset_matrix[0][1] = 8'd20; preset_matrix[0][2] = 8'd30;
    preset_matrix[1][0] = 8'd40; preset_matrix[1][1] = 8'd50; preset_matrix[1][2] = 8'd60;
    preset_matrix[2][0] = 8'd70; preset_matrix[2][1] = 8'd80; preset_matrix[2][2] = 8'd90;
    
    $display("Матриця 3×3 ініціалізована через '{{...}}:");
    $display("");
    for (int r = 0; r < 3; r++) begin
      $write("  [");
      for (int c = 0; c < 3; c++) begin
        $write("%3d", preset_matrix[r][c]);
        if (c < 2) $write(", ");
      end
      $display("]");
    end
    
    $display("\nКод ініціалізації:");
    $display("  // В комерційних симуляторах (Questa, VCS, Xcelium):");
    $display("  preset_matrix = '{");
    $display("    '{8'd10, 8'd20, 8'd30},  // рядок 0");
    $display("    '{8'd40, 8'd50, 8'd60},  // рядок 1");
    $display("    '{8'd70, 8'd80, 8'd90}   // рядок 2");
    $display("  };");
    $display("");
    $display("  // В Icarus Verilog (поелементно):");
    $display("  preset_matrix[0][0] = 10; preset_matrix[0][1] = 20; ...");
    
    $display("\n======================================================================\n");
    
  end

endmodule