Verilog Math Functions meistern für effizientes Hardware-Design

Verilog-Mathematik-Funktionen können anstelle von konstanten Ausdrücken verwendet werden und unterstützen sowohl Integer- als auch Real-Mathematik.

Integer-Mathematik-Funktionen

Die Funktion $clog2 gibt das Ceiling von log₂ des gegebenen Arguments zurück. Dies wird typischerweise verwendet, um die minimale Breite zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Speicher gegebener Größe zu adressieren.

Zum Beispiel, wenn das Design 7 parallele Addierer hat, dann ist die minimale Anzahl der Bits, die erforderlich sind, um alle 7 Addierer darzustellen, $clog2 von 7, was 3 ergibt.

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  // Verwendung dieser Systemfunktion hilft, die
  // Anzahl der Eingangsdrähte zu diesem Modul zu reduzieren
  (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

Beachten Sie, dass das Signal active_unit 3 Bits hat, um insgesamt 5 Einheiten zu speichern.

Simulationslog:

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

Real-Mathematik-Funktionen

Diese Systemfunktionen akzeptieren reelle Argumente und geben eine reelle Zahl zurück.

Funktion	Beschreibung
$ln(x)	Natürlicher Logarithmus log(x)
$log10(x)	Dekadischer Logarithmus log10(x)
$exp(x)	Exponentialfunktion von x (e^x) wobei e=2.718281828...
$sqrt(x)	Quadratwurzel von x
$pow(x, y)	x^y
$floor(x)	Floor von x
$ceil(x)	Ceiling von x
$sin(x)	Sinus von x, wobei x in Radiant ist
$cos(x)	Kosinus von x, wobei x in Radiant ist
$tan(x)	Tangens von x, wobei x in Radiant ist
$asin(x)	Arkussinus von x
$acos(x)	Arkuskosinus von x
$atan(x)	Arkustangens von x
$atan2(x, y)	Arkustangens von x/y
$hypot(x, y)	Hypotenuse von x und y: sqrt(x² + y²)
$sinh(x)	Hyperbolischer Sinus von x
$cosh(x)	Hyperbolischer Kosinus von x
$tanh(x)	Hyperbolischer Tangens von x
$asinh(x)	Flächeninhalt des hyperbolischen Sinus von x
$acosh(x)	Flächeninhalt des hyperbolischen Kosinus von x
$atanh(x)	Flächeninhalt des hyperbolischen Tangens von x

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 Grad in Radiant umrechnen
    $display("$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

Simulationslog:

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.

Verilog Display Tasks meistern: Effizientes Debugging & Logging Verilog $timeformat meistern: Präzision und Anzeigesteuerung

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