溢出位32Bit ALU VHDL

Question

我目前正在用VHDL編寫32位ALU（Add / Sub）。 我遇到溢出位問題。 根據操作（加法，減法）和輸入值，我無法確定何時設置溢出。

你能幫助我嗎 ？

最好的問候，安德烈

Answer 1

只是為Martin的答案添加一些額外的信息，你需要注意用2的補碼算法檢測溢出。

例如，如果您有以二進制補碼格式表示的3位有符號值並且想要檢測溢出，則需要對擴展位進行符號擴展，然后查看額外位是否與最重要的位不同：

例如，如果要計算a = b + c：

--Declare the signals
signal overflow : std_logic;
signal a : signed(2 downto 0);
signal b : signed(2 downto 0);
signal c : signed(2 downto 0);

-- Declare some additional signals with one more MSB than the original signals
signal a_extended : std_logic(3 downto 0);
signal b_extended : std_logic(3 downto 0);
signal c_extended : std_logic(3 downto 0);

-- Sign extend the MSB
b_extended <= b(2) & b;
c_extended <= c(2) & c;

-- Perform the addition
a_extended <= b_extended + c_extended;

-- Detect the overflow case
overflow <= '1' when a_extended(3) /= a_extended(2) else '0';

-- Calculate the answer
-- Limit to 100 (-4) or 011 (+3) in the case of overflow
process(a_extended)
begin
   if a_extended(3) /= a_extended(2) then
      if a_extended(3) = '1' then
         a <= "100";
      else
         a <= "011";
      end if;
   else
      a <= a_extended(2 downto 0);
   end if;
end process;

Answer 2

規范說它應該做什么？ 應該描述應該在什么條件下設置溢出標志。

通常，當輸出對於存儲而言太大時，設置溢出位。 在將兩個32位數相加的答案中，您可以將其視為第33位。 在帶符號的算術中，如果操作結果的大小太大，則無論符號如何，都會發生這種情況。 使用2-s補碼算法時，您必須要小心，因為最大負數比您在給定位數中可以表示的最大正數稍微負一些。

在實際操作方面，只需創建一個比輸入寬1位的numeric_std向量即可

a<=b+c;

讓合成器創建邏輯。 然后，您不必擔心細節。

可以取消“a”的MSB（使用a(a'high)並將其用作溢出。