verilog实现 floor, round 四舍五入和 saturation 操作

2019-2-19 15:08

floor, round和saturation是进行bit位削减时常用的方法，floor 和round用于削减低位，saturation用于削减高位。floor和round的区别在于，floor是将低位直接丢掉，而round则是在丢掉低位前先进行四舍五入。round和saturation的使用范例如下：

假设有一个32bit有符号数a[31:0], 其低10bit为小数部分，高22bit为整数部分。如果现在我们需要用一个16bit的整数来尽可能精确地表示a[31:0]。则需要截去全部的小数部分和高6位的整数部分，具体步骤如下:

step1. 用round去掉小数部分并进行四舍五入。

复制

assign add_bit          = a[31] ? (a[9] & (|a[8:0]) ) : a[9];

assign temp[22:0] = {a[31],a[31:10]} + add_bit;

分析：第一句判断是否需要进位。设要舍弃部分的值为d, (-1.0<d<1.0)。当a为正，即a[31] = 0时，若a[9]=1, 则说明d>0.5，故可以产生进位。当a为负，即a[31] = 1时，由于负数用补码表示，若直接舍弃d则意味着round up, 即向高位进位。然而，当0>d>-0.5时，不需要进位，而对于补码表示的负数而言，add_bit=1即表示不产生进行。另外，0>d>-0.5即a[9] & (|a[8:0])，因为 - 0.5的补码是10_0000_0000, d>-0.5即a[8:0]不全为0。考虑到四舍五入时可能产生进位，故需要扩展1bit的符号位。

step2. 用saturation去掉temp[22:0]的高7位从而得到16bit的最终结果。

复制

assign res[15:0] = (&temp[22:15]) | !(|temp[22:15]) ? temp[15:0] : {temp[22], {15 { !temp[22] } } }

分析：首先判断temp[22:15]是否为全0或全1，若是，则说明其全部为符号位，我们只需要保留temp[15]作为符号位，其余高位bit可以直接丢掉。若temp[22:15]既不是全0又不是全1，则说明temp[22:15]包含数据位，即此时temp[22:0]的值已经超出了16bit有符号数所能表示的最大，此时必然会引入精度丢失问题，为了尽可能提高精度，只能将res[15:0]设置为其所能表示的最大值0x7FFF（temp[22] = 0）或0x8000（temp[22] = 1）。