Verilog数学関数のマスター：効率的なハードウェア設計のために

Verilog数学関数は定数式の代わりに使用でき、整数と実数の両方の数学をサポートしています。

整数数学関数

関数$clog2は、与えられた引数のlog₂の天井（切り上げ）を返します。これは通常、与えられたサイズのメモリをアドレッシングするために必要な最小ビット幅を計算するために使用されます。

例えば、設計に7つの並列アダーがある場合、すべての7つのアダーを表現するために必要な最小ビット数は、7の$clog2であり、3になります。

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  // このシステム関数の使用により、このモジュールへの
  // 入力ワイヤ数を削減できる
  (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

信号active_unitが全5ユニットを格納するために3ビットであることに注意してください。

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

実数数学関数

これらのシステム関数は実数引数を受け取り、実数を返します。

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度をラジアンに変換
    $display("$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

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.