lab3:Multiplier/Divider/Floating-Point Adder
验收要求
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32位整数乘法PPT P20 仿真激励文件可以参考：
.\OExp03\OExp03-mul32\mul32.srcs\sim_1\new\tb.v测试tb文件中给的输入样例，实现PPT P20所示效果，在计算开始后必须体现移位过程，即需要体现这段波形：
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32位整数除法PPT P35
仿真激励文件可以参考：
.\OExp03\OExp03-div32\div32.srcs\sim_1\imports\new\div32_tb.v测试tb文件中给的输入样例，实现PPT P35所示效果，在计算开始后quotient和remainder的输出也需要体现移位过程
实现过程可以参考这个示例：
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选做：32位浮点加法PPT P73 仿真激励文件可以参考：
.\OExp03\OExp03-float_add\float_add.srcs\sim_1\new\tb.v熟悉浮点加法过程，在tb文件的输入下得到正确答案
Multiplier(乘法器)¶
这个实验要求完成32位无符号乘法器，其实验slides上要求采用的算法是课堂上讲的V3版本.
原理图如下：
代码如下：
module mul32(
input clk,
input rst,
input [31:0] multiplicand,
input [31:0] multiplier,
input start,
output reg [63:0] product,
output reg finish
);
reg [5:0] count;
reg [31:0] multiplier_reg;
reg processing;
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
product <= 64'b0;
finish <= 1'b0;
count <= 6'b0;
multiplier_reg <= 32'b0;
processing <= 1'b0;
end
else begin
if (start) begin
product <= 64'b0;
multiplier_reg <= multiplier;
count <= 6'b0;
processing <= 1'b1;
finish <= 1'b0;
end
else if (processing && count < 6'd32) begin
if (multiplier_reg[0]) begin
product <= (product + {multiplicand, 32'b0}) >> 1;
end else begin
product <= product >> 1;
end
multiplier_reg <= multiplier_reg >> 1;
count <= count + 1'b1;
end
else if (processing && count == 6'd32) begin
finish <= 1'b1;
processing <= 1'b0;
end
end
end
endmodule
有几个注意点：
-
这里使用
always @()语句，所以所有的变量都是reg; -
必须使用阻塞赋值
<=，否则可能引发赋值上的一系列问题；
仿真图像：
Divider(除法器)¶
这个实验要求完成32位无符号除法器，其实验slides上要求采用的算法是课堂上讲的Improved Version：
原理图如下：
其流程图如下：
代码：
module div32(
input clk,
input rst,
input start,
input [31:0] dividend,
input [31:0] divisor,
output reg finish,
output reg [31:0] quotient,
output reg [31:0] remainder
);
reg [5:0] count;
reg [63:0] remainder_reg;
reg processing;
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
finish <= 1'b0;
quotient <= 32'b0;
remainder <= 32'b0;
remainder_reg <= 64'b0;
count <= 6'b0;
processing <= 1'b0;
end else begin
if (start && !processing) begin
finish <= 1'b0;
remainder_reg <= {32'b0, dividend};
count <= 6'b0;
processing <= 1'b1;
end
else if (processing && count < 6'd32) begin
remainder_reg <= remainder_reg << 1;
if (remainder_reg[62:31] >= divisor) begin
remainder_reg[63:32] <= remainder_reg[62:31] - divisor; //由于是非阻塞赋值，必须是62:31，这非常关键！！
remainder_reg[0] <= 1'b1;
end else begin
remainder_reg[0] <= 1'b0;
end
remainder <= remainder_reg[63:32];
quotient <= remainder_reg[31:0];
count <= count + 6'd1;
end
else if (processing && count == 6'd32) begin
remainder <= {remainder_reg[63:32]}; //这里不再需要移位操作.
quotient <= remainder_reg[31:0];
finish <= 1'b1;
processing <= 1'b0;
end
end
end
endmodule
仿真波形：
（选做）Floating-Point Adder¶
首先看看瓜豪文档的思考题：
思考题
请结合理论课所学，回答以下问题：
- 双精度浮点数
x, y, z，若x = -1.5e38, y = 1.5e38, z=1.0(x+y)+z = ?；x+(y+z) = ?；- 两者有区别吗？请解释你的回答。
- 假设使用单精度浮点数，编写以下代码
float x = SOME_VALUE_0; float sum = 0.0f; for(int i = 0; i < SOME_VALUE_1; ++i) sum += x; printf("%f\n", sum - 100.0f);- 如果
SOME_VALUE_0 := 0.1, SOME_VALUE_1 := 1000，你将得到什么结果？ - 如果
SOME_VALUE_0 := 0.125, SOME_VALUE_1 := 800，你将得到什么结果？ - 请结合浮点数定义，解释两者差异。
- 如果