Мастерство математических функций Verilog для эффективного аппаратного дизайна

Математические функции Verilog можно использовать вместо константных выражений, поддерживают как integer, так и real математику.

Целочисленные математические функции

Функция $clog2 возвращает потолок log₂ аргумента. Типично используется для расчета минимальной ширины адресации памяти заданного размера.

Например, если дизайн имеет 7 параллельных сумматоров, минимальное число бит для представления всех 7 — $clog2 от 7 = 3.

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  (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

Сигнал active_unit имеет 3 бита для 5 блоков.

Simulation Log

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

Вещественные математические функции (Real Math Functions)

Эти системные функции принимают real аргументы и возвращают real числа.

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 градусов в радианы
    $display("$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

Simulation 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.