小总结一下verilog的位宽与数据转换

yifenqian

昨天写某verilog的教学实例，又犯了常犯的错误，枉花了不少时间。
总结一下：

如果有以下定义：

wire signed [7:0] a;
wire signed [15:0] b;
wire signed [16:0] sum;
wire signed [23:0] prod;

关于数学运算的位宽:

• 加乘等数学运算实现的位宽决定于操作数中位宽宽的那个，比如：

a + b ,  a * b 都是按16位实现的，如有溢出概不负责。

• 如果是运算后立即赋值，而被赋值变量较宽，则按被赋值的变量宽度计算，比如：

sum = a + b; 是按17位实现的。


prod = a * b; 是按24位实现的。
都不会有溢出问题。

• 但这么写，就悲剧了：

sum = {a + b}; 加法后没有立即赋值而是做了其它运算，这里以位拼接为例的，于是加法是按16位实现的，结果会溢出。

• 同样，这样写也是悲剧的：

prod = (a * b) >>> 7; 本想要相乘后除以128，结果乘法是按16位实现的，会溢出，我就是错在这里，不是第一次了。
简便的解决办法是： prod = (24'sb1 * a * b) >>> 7; 放心综合器不会傻到多实现一个乘法器……


关于赋值:

• real常量赋值给整形，是四舍五入的！比如：

a = 100 * 0.267; a最终是等于8'sd27的，所以我们不必画蛇添足写个+0.5或-0.5了。

• 短有符号数赋值给长数（不管有无符号），是会填充符号位的，保证值的意义尽量不变，比如：

如果先有：a = -8'sd1或者a = 8'd255（注意两者对a来讲是无区别的）;
b = a; 或直接写 b = -8'sd1; b最终都是等于-16'sd1的。

注意如果先有：wire [7:0] c = -8'd1;
在写：b = c; 和 b = -8'd1; 情况是不一样的！
在对c赋值时c已然变为8'd255，理解为 8'd0 - 8'd1（因为“-8'd1”代表的“无符号数-1”是不能理解的），前者是无符号数向长有符号数赋值时，自然是填充0，结果b为16'sd255。

而后者，应理解为一个减法运算后立即赋值，所以减法运算是按16位有符号进行的：16'sd0 - 8'd1，结果b为-16'sd1。

jimliu12

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    好文章

jimliu12

就是好文章！

老阮

关于最后一点，个人的理解是：
a作为有符号数，在进行位数展宽时，按有符号数进行扩展，因此最终的b仍是-1，
c作为无符号数，扩展位宽时，按无符号的来，即高位补0，所以b最终为255.

plplpo

intA=-4'd12，RHS是无符号表达式，故按高位补零扩展，这样理解正确吗？