Verilog 수학 함수 마스터하기: 효율적인 하드웨어 설계를 위한 활용

Verilog 수학 함수는 상수 표현식 대신 사용할 수 있으며 정수와 실수 연산을 모두 지원합니다.

정수 수학 함수

$clog2 함수는 주어진 인자의 log₂의 올림(ceiling) 값을 반환합니다. 이는 주로 주어진 크기의 메모리를 어드레싱하는 데 필요한 최소 비트 폭을 계산하는 데 사용됩니다.

예를 들어, 설계에 7개의 병렬 가산기가 있으면 7을 모두 표현하는 데 필요한 최소 비트 수는 7의 $clog2인 3이 됩니다.

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  // 이 시스템 함수를 사용하여 이 모듈의 입력 와이어 수를 줄이는 데 도움
  (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

active_unit 신호가 총 5개 유닛을 저장하기 위해 3비트를 가짐에 주목하세요.

시뮬레이션 로그

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

실수 수학 함수

이 시스템 함수들은 실수 인자를 받아들이고 실수를 반환합니다.

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; // 30도를 라디안으로 변환
    $display("$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

시뮬레이션 로그

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.