verilog有符号数和无符号数的计算

最新推荐文章于 2023-11-22 16:04:33 发布

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#verilog

本文探讨了在Verilog中进行有符号数和无符号数运算时的区别，特别是在减法操作中。通过举例说明，强调了在位宽不匹配时，计算机默认扩展符号位为0可能导致的错误。建议在处理有符号数运算时使用系统函数$signed()以确保正确计算。

有符号和无符号数

在电路设计中肯定会使用到有符号数无符号数的运算，今天简单说说具体怎么使用有符号数无符号数进行运算，这里以减法为例。
我们知道计算机运算都是以二进制的形式进行的，不过遇到负数，通常用二进制补码来表示。如下代码，我们需要计算 a - b 的值

`timescale 1ns/1ps
module signed_num (
    input       [15:0]          a       ,
    input       [15:0]          b       ,
    output

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专栏目录

【芯片设计- RTL 数字逻辑设计入门 5.9 -- verilog 有符号数加减法】

CodingCos的博客

02-07

2637

在Verilog中，对于有符号数的加法运算，其操作过程与在二进制算术中的标准加法类似，但需要特别注意数值的溢出和符号位。在Verilog中，溢出的行为会继续按照二进制加法规则进行，导致结果环绕。根据指示信号select的不同，对输入信号a,b实现不同的运算。（two’s complement）表示的，其中最高位用作符号位（0为正，1为负）。如上图所示，代码中使用位拼接的方法将 a、b的最高位（符号位）补给c。这里，最左边的1表示发生了溢出（在8位加法中被丢弃），结果是。是-1的补码表示，因此结果是-1。

verilog有符号数处理摘要

vyvyvyvtfr的博客

03-17

1107

这个时候进入的二进制以补码的形式表示，出来的二进制也以补码的形式表示，在查看波形时，也以补码的形式查看。意思是说，当我们进行有符号数进行运算的时候，我们不要手动转换符号位了，Verilog会自动识别最高位为符号位，同时在运算过程中会自动进行符号位的扩展。这两个数进行有符号数的乘法运算，得到的自然也是有符号数的积，因此这里的输出也定义为有符号数。signed()把输入变成有符号数，同时定义一个有符号的中间结果，这样子就可以使用有符号的乘法器进行运算了。例子2中，输入的是两个无符号数，输出也定义为无符号数。

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Verilog有符号数据类型一点个人理解

我姓程序员的员

12-09

2380

在Verilog里面，可以使用有符号数据进行运算，定义时使用signed，例如 reg signed[7：0] adder； //定义了一个reg型有符号8位变量 adder 在Verilog中，数据是以补码形式存储的，正数补码还是本身，负数补码是除符号位取反加一。例如：上边定义的adder赋值为-3，则-3的二进制为1000 0011，这个叫原码，其补码为1111 1101，

了解Verilog中‘signed‘的作用：处理有符号数

随缘分享

09-04

1万+

在Verilog中，数据类型'signed'扮演着重要的角色。它用于处理有符号数，为设计者提供了更丰富的表达能力和灵活性。本文将深入探讨Verilog中'signed'在乘法和加法运算中的作用及其用法，并使用无符号器件，搭建一个有符号的乘法器和加法器；

如何实现有符号无符号加减法，如何处理overflow

07-29

本文详尽介绍了利用verilog实现带进位加法和减法器的方法，和overflow的实现，适用性很广，特别是在处理器如MIPS的设计当中。

Verilog 有符号数与无符号数运算

alangaixiaoxiao的博客

05-19

7890

无符号数运算，左值位宽不够，发生截断的现象 reg [3:0] a = 4'b1111;//15 reg [3:0] b = 4'b0010;//2 wire [3:0] c; wire [3:0] show_c; assign c = a + b;//1 assign show_c = a + b;//1 2. 两个无符号数运算，赋值给一个有符号的数。可以看出，右侧先按照无符号数进行运算，取得的运算结果按照左侧的符号进行.

verilog 有符号数运算

weixin_34250709的博客

12-19

888

1）之前的笔记写过《补码探讨》，可知在FPGA综合成电路的时候最底层都是以补码的形式在运算，正数的补码就是本身，负数的补码要取反+1。（2）那么Verilog中编程的时候对编程人员来说，其实想不到现在的编译器(Quartus II 9.1和ISE10.1没有问题，更高的版本应该更加可以了)都支持verilog有符号运算的综合了。在定义时直接加上signed即可，如下：　　　input s...

Verilog 有符号数计算详细介绍文档

09-13

在Verilog中，有符号数计算是数字电路设计中的一个重要话题。随着Verilog 2001版本的发布，系统设计师和硬件开发人员获得了更多支持有符号数据类型的资源。这一变化带来了机遇，也带来了风险，因为Verilog 2001引入...

Verilog 和VHDL有符号数和无符号数相关运算

yh13572438258的博客

06-29

8891

目录一、Verilog有无符号数运算1.有符号数和有符号数的加减运算（输入和输出为原码）2.无符号数和有符号数的加减运算（输入和输出为原码）3.有符号数和有符号数的乘法（输入和输出为原码）二、VHDL深度讲解二进制无符号和有符号加法处理溢出的问题1.Unsigned adders2.Signed adders2.1 Analysis2.2 Summarystep1：将数据转换为补码。step2：确定输出结果的位宽。（结果的位宽是在最大的一个数据的位宽基础上加一位。如6bit与3bit进行加减，则结果为7b

Verilog无符号数和有符号数的运算

06-08

Verilog无符号数和有符号数的运算

verilog 带符号加法代码

07-08

verilog 带符号加法代码，最高位是符号位。

verilog有符号加法器设计

04-03

verilog代码设计一个有符号累加器,每个累加器输入-8~+7范围有符号数i_data共四个,i_valid在输入数据有效时置高,无效时置低,当接收到4哥数据后,进行有符号数累加运算并输出累加结果o_data,同时拉高o_ready线(此时也可以接收下一轮数据的输入)。o_ready拉高一个时钟周期脉冲表明一次有效累加输出。

Verilog基础知识（有符号数运算规则，加减运算，乘法运算中的符号位拓展问题）

kebu12345678的博客

01-25

6670

https://blog.youkuaiyun.com/maxwell2ic/article/details/80620991 rule of thumb The format of the signed type is two’s complement. 有符号数均为补码表示 If any operand in an expression is unsigned the operation is ...

数字IC基础：有符号数和无符号数加、减法的Verilog设计

前进，才知道自己的渺小

11-22

7604

本文是对数字IC基础：有符号数和无符号数的加减运算一文中的谈到的有符号数加减法的算法进行Verilog实现，有关算法细节请阅读原文，本文不会过多谈到原理相关问题。虽然有符号加减和无符号加减在底层都是使用同样的补码加法器结构，但我们首先分别设计有符号加减法器和无符号加减法器，然后再将其组成一个完整的加减计算单元。

无符号数加减

hexunyou的专栏

03-16

2847

欢迎使用Markdown编辑器写博客本Markdown编辑器使用StackEdit修改而来，用它写博客，将会带来全新的体验哦： Markdown和扩展Markdown简洁的语法代码块高亮图片链接和图片上传 LaTex数学公式 UML序列图和流程图离线写博客导入导出Markdown文件丰富的快捷键快捷键加粗 Ctrl + B 斜体 Ctrl + I 引用 Ctrl

FPGA中无符号数加减

qq_46091126的博客

06-11

4172

无符号数每位都是有效数字，那么问题来了。两数相减，应该是把减数当成负数加上其补码。补码是有效位取反加一，符号位不变，那么无符号数没有符号位，怎么实现两数相减呢？综合后：图中可以看出，自动为无符号数补充了一位，猜测为符号位那么两数相加是不是也是这样呢?同样，将上述代码改成a + b,综合结果如下图。两数相加不会补充又有一个问题，补充符号位，是怎么做的呢？按理来说a最左边填0、b最左边填1，可综合的结果好像都是接高电平。为此还得查看内部结构。由内部结构......

verilog有符号数加减法----正负128

最新发布

11-21

<think> 首先，用户的问题是：“我想了解Verilog中对有符号数和无符号数的定义请问Verilog中如何定义有符号数和无符号数” 我需要参考用户提供的引用内容： - 引用[1]：解释了Verilog中无符号数表示数值大小，有符号数表示正负数。定义方式：`reg signed [7:0] a;` 定义有符号数，`reg unsigned [7:0] b;` 定义无符号数，如果不指定默认为无符号数。 - 引用[2]：讨论了声明有符号数和无符号数的意义，指出`signed`声明告诉工具链使用补码有符号规则，硬件生成不同。虽然二进制值相同，但数学规则不同。 - 引用[3]：举例说明硬件计算结果相同，但使用方式不同：有符号数规则还是无符号数规则。现在，根据系统级指令： - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，如[^1]。用户可见层：回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题，保证真实可靠。我的回答结构： 1. **介绍有符号数和无符号数的定义**：基于引用[1]，解释什么是无符号数和有符号数。 2. **如何定义**：详细说明语法，如`reg signed [width:0]` 和 `reg unsigned [width:0]`，并指出默认行为。 3. **区别和意义**：引用引用[2]和[3]，解释声明的重要性：影响工具链如何解释数据和生成硬件电路。 4. **举例说明**：使用一个简单的例子来展示定义方式。 5. **总结**：简要强调关键点。 6. **生成相关问题**：基于主题，生成2-3个相关问题。确保使用中文。引用标识：在回答中，当引用内容时，在段落末尾添加[^引用号]。数学表达式：用户问题中没有直接涉及数学公式，但如果有，比如讨论二进制表示，我可以使用行内数学。例如，如果有二进制数，用$1011_2$。可能的数学点： - 无符号数范围：对于n位，范围是$0$到$2^n - 1$。 - 有符号数范围：对于n位，范围是$-2^{n-1}$到$2^{n-1} - 1$。在回答中加入这些。最终回答结构： - 开头直接回答用户问题。 - 分步骤解释定义和声明方式。 - 解释区别和重要性。 - 举例。 - 生成相关问题。 </think>### Verilog中有符号数和无符号数的定义在Verilog HDL中，有符号数和无符号数的定义涉及数据类型的声明方式，这会影响硬件工具链对数据的解释和计算规则。以下我将逐步解释定义方法、关键区别以及实际意义，确保内容清晰可靠。 #### 1. **基本定义** - **无符号数 (Unsigned Number)**：仅表示数值的大小（非负整数），没有符号位。例如，一个8位无符号数的取值范围是$0$到$2^8 - 1 = 255$。 - **有符号数 (Signed Number)**：使用补码表示，可表示正数和负数（包括零）。例如，一个8位有符号数的取值范围是$-2^{7}$到$2^{7} - 1 = -128$到$127$。其中最高位（MSB）是符号位：0表示正数，1表示负数。这些定义基于Verilog标准，硬件工具链会根据声明生成不同的数学规则（如加法或乘法）[^1]。 #### 2. **如何定义有符号数和无符号数** 在Verilog中，通过关键字`signed`或`unsigned`显式定义数据类型。如果不指定关键字，默认类型为无符号数。以下是具体语法示例： - **定义有符号数**：使用`signed`关键字。 ```verilog reg signed [7:0] a; // 定义一个8位有符号数变量a wire signed [3:0] b; // 定义一个4位有符号数线网b ``` - **定义无符号数**：使用`unsigned`关键字，或省略关键字（默认）。 ```verilog reg unsigned [7:0] c; // 显式定义一个8位无符号数变量c reg [7:0] d; // 隐式定义一个8位无符号数变量d（默认） ``` - **默认行为**：如果未指定`signed`或`unsigned`，Verilog将变量视为无符号数。例如，`reg [7:0] e;`等同于`reg unsigned [7:0] e;`[^1]。 #### 3. **定义的意义和区别** 声明有符号数或无符号数主要影响工具链（如综合器）如何解释二进制数据： - **硬件计算结果相同，但解释规则不同**：无论类型如何，硬件对二进制数的运算（如加法）会产生相同的二进制结果。例如，计算`2'b1001 + 2'b0010` 总是得到`2'b1011`。但后续使用中： - 如果声明为有符号数，工具链会将其解释为补码形式（如`2'b1011`表示$-5$）。 - 如果声明为无符号数，则解释为纯数值（如`2'b1011`表示$11$）[^3]。 - **工具链影响**：`signed`声明告诉工具链使用“补码有符号规则”生成硬件电路（例如，处理负数溢出或比较操作），而`unsigned`则使用无符号规则。虽然底层二进制值相同，但数学运算（如乘除法）的硬件实现可能不同[^2]。 - **实际重要性**：错误声明可能导致逻辑错误。例如，有符号数运算需要考虑符号扩展（sign extension），而无符号数直接处理数值。 #### 4. **简单示例** 假设我们有两个4位变量： ```verilog reg signed [3:0] signed_var = 4'b1001; // 有符号数，二进制1001，十进制为-7（因为补码：-8 + 1 = -7） reg unsigned [3:0] unsigned_var = 4'b1001; // 无符号数，二进制1001，十进制为9 ``` - 在加法运算中： ```verilog wire [3:0] sum = signed_var + unsigned_var; // 硬件输出相同二进制（如4'b1011），但工具链会根据上下文解释 ``` 如果后续代码将`sum`视为有符号数，它可能被解释为$-5$；如果视为无符号数，则解释为$11$[^3]。 #### 总结在Verilog中，有符号数使用`signed`关键字定义，无符号数使用`unsigned`或默认定义。核心区别在于工具链的解释规则：有符号数遵循补码规则处理正负数，无符号数仅处理非负值。正确声明可确保硬件电路生成正确的数学行为[^1][^2][^3]。