Verilog Math Functions beheersen voor efficiënt Hardware-ontwerp

Verilog wiskundige functies kunnen gebruikt worden in plaats van constante expressies en ondersteunen zowel integer als real wiskunde.

Integer Wiskundige Functies

De functie $clog2 retourneert de ceiling van log₂ van het gegeven argument. Dit wordt typisch gebruikt om de minimale breedte te berekenen die nodig is om een geheugen van gegeven grootte te adresseren.

Als het ontwerp bijvoorbeeld 7 parallelle optellers heeft, is het minimale aantal bits dat nodig is om alle 7 optellers weer te geven $clog2 van 7 wat 3 oplevert.

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  // Gebruik van deze systeemfunctie helpt om het
  // aantal input-draden aan deze module te verminderen
  (input [$clog2(NUM_UNITS)-1:0] active_unit);
  initial $monitor("active_unit = %d", active_unit);
endmodule

\`define NUM_UNITS 5
module tb;
  integer i;
  reg [`NUM_UNITS-1:0] active_unit;
  des #(.NUM_UNITS(`NUM_UNITS)) u0(active_unit);
  initial begin
    active_unit = 1;
    #10 active_unit = 7;
    #10 active_unit = 8;
  end
endmodule

Let op dat het signaal active_unit 3-bits heeft om totaal 5 units op te slaan.

Simulatie-log

xcelium> run
active_unit = 001
active_unit = 111
active_unit = 000
xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Real Wiskundige Functies

Deze systeemfuncties accepteren real argumenten en geven een real getal terug.

module tb;
  real x, y;
  initial begin
    x = 10000;
    $display("$log10(%0.3f) = %0.3f", x, $log10(x));
    x = 1;
    $display("$ln(%0.3f) = %0.3f", x, $ln(x));
    x = 2;
    $display("$exp(%0.3f) = %0.3f", x, $exp(x));
    x = 25;
    $display("$sqrt(%0.3f) = %0.3f", x, $sqrt(x));
    x = 5; y = 3;
    $display("$pow(%0.3f, %0.3f) = %0.3f", x, y, $pow(x, y));
    x = 2.7813;
    $display("$floor(%0.3f) = %0.3f", x, $floor(x));
    x = 7.1111;
    $display("$ceil(%0.3f) = %0.3f", x, $ceil(x));
    x = 30 * (22.0/7.0) / 180; // 30 graden omrekenen naar radialen
    $display("$sin(%0.3f) = %0.3f", x, $sin(x));
    x = 90 * (22.0/7.0) / 180;
    $display("$cos(%0.3f) = %0.3f", x, $cos(x));
    x = 45 * (22.0/7.0) / 180;
    $display("$tan(%0.3f) = %0.3f", x, $tan(x));
    x = 0.5;
    $display("$asin(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $asin(x), $asin(x) * 7.0/22.0 * 180);
    x = 0;
    $display("$acos(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $acos(x), $acos(x) * 7.0/22.0 * 180);
    x = 1;
    $display("$atan(%0.3f) = %0.3f rad, %f deg", x, $atan(x), $atan(x) * 7.0/22.0 * 180);
  end
endmodule

Simulatie-log

xcelium> run
$log10(10000.000) = 4.000
$ln(1.000) = 0.000
$exp(2.000) = 7.389
$sqrt(25.000) = 5.000
$pow(5.000, 3.000) = 125.000
$floor(2.781) = 2.000
$ceil(7.111) = 8.000
$sin(0.524) = 0.500
$cos(1.571) = -0.001
$tan(0.786) = 1.001
$asin(0.500) = 0.524 rad, 29.988 deg
$acos(0.000) = 1.571 rad, 89.964 deg
$atan(1.000) = 0.785 rad, 44.981895 deg
xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.