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我们都知道对于verilog有符号数的加法减法,计算机是以补码进行的,例如A-B=A[补]+(-B)[补],结果也是以补码保存的,因为正数的补码=原码,所以表示出来的直接就是正数,而负数的话需要我们进行转换为原码。
但是如果有符号数加减-128或+128时,Verilog时如何处理的呢?
1. 加运算,+128或者+(-128)
1)输入信号为8位有符号数
module block(
input signed[7:0]a,b,
output signed [7:0]c,
output carry);
assign {carry,c}=a+b;
endmodule
测试部分代码如下:
reg clk;
reg [7:0] a,b;
wire [7:0]c;
wire carry;
initial begin
a=64;
b=128;
#(`clk_period*5);
a=64;
b=-128;
#(`clk_period*20);
$stop;
end
仿真结果如下,可以看出只要是加法运算,不管是+128还是-128,结果都是1100 0000; 因此在测试文件中,是将输入定义的无符号数,所以也是+128和-128的原码和补码表示是一样的。因为符号位在第9位,但并没有显示出来。
如果将testbench中的输入定义位有符号数,那么仿真结果如下,可以看出不管b是正负,显示出来的都是-128,还是因为上面的128超出了有符号数的表示,所以符号位在第九位。
总结:对于8位的有符号计算,无论128是正的还是负的,都是按照-128的补码运算的。同时testbench中必须标明数据位有有符号为,不然会以unsigned显示。
2)输入信号为9位有符号数
接下来,可以将b定义成9位数, 可以看到第九位的符号位显示出来了。同时也能分辨出来+128和-128.计算结果也就是有符号显示的。
2. 减法运算,-128或者-(-128)
1)输入信号为8位有符号数
测试结果如下:可以看出,无论是减128还是减-128,计算结果都是-64,因为8位的数表示的只能是-128补码,系统会自动补充第9为来表示符号位,所以计算的结果应该是和下面的9位表示的结果是一样的,但是显示的时候由于C只有8位,因此忽略第9位,直接显示1100 0000,这个数的第8位为符号位,表示负数,因此为-64.
2)输入信号为9位有符号数
测试结果如下:可以看出因为第9位是符号位,所以减128,b直接表示为+128,而减-128时,b表示为-128的补码,所以结果正常。
64-128=64+(-128)[补]=-64;64-(-128)=64+128=192.