16位乘法器学习笔记(Verilog语言源程序+仿真程序)
verilog 乘法 除法
Verilog乘法除法引言Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的行为和结构。
在数字系统设计中，乘法和除法是非常常见的运算。
本文将详细讨论Verilog中的乘法和除法的实现方法和技巧。
乘法乘法的基本原理乘法是一种基本的算术运算，用于计算两个数的积。
在Verilog中，乘法可以通过多种方式实现，包括硬件乘法器、查找表、移位运算等。
硬件乘法器硬件乘法器是一种专门用于执行乘法运算的电路。
它通常由多个乘法单元和加法器组成。
乘法单元用于执行部分乘法，而加法器用于将部分积相加得到最终的乘积。
在Verilog中，可以使用*操作符来表示乘法运算。
例如，A * B表示将A和B相乘得到的结果。
在编写Verilog代码时，可以使用assign语句将乘法运算的结果赋值给一个变量。
查找表乘法查找表乘法是一种使用查找表进行乘法运算的方法。
它通过预先计算所有可能的乘法结果，并将其存储在一个查找表中。
然后，根据输入的乘数，从查找表中查找对应的乘积。
在Verilog中，可以使用case语句来实现查找表乘法。
首先，需要定义一个包含所有可能乘积的查找表。
然后，使用case语句根据输入的乘数选择对应的乘积。
移位运算乘法移位运算乘法是一种使用移位运算进行乘法运算的方法。
它通过将乘数逐位与被乘数相乘，并将部分积相加得到最终的乘积。
在Verilog中，可以使用<<操作符进行左移位运算，用于将数值向左移动指定的位数。
例如，A << 2表示将A向左移动2位。
同样，可以使用>>操作符进行右移位运算。
除法除法的基本原理除法是一种基本的算术运算，用于计算两个数的商。
在Verilog中，除法可以通过多种方式实现，包括硬件除法器、查找表、移位运算等。
硬件除法器硬件除法器是一种专门用于执行除法运算的电路。
它通常由除法单元和其他辅助电路组成。
除法单元用于执行除法运算的主要计算，而辅助电路用于处理除法运算中的特殊情况，如除数为0或除数为负数。
16位vhdl乘法器详解,加仿真图
控制模块：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cont_modu isport(Clk : in std_logic ;Start : in std_logic; //数据输入开始信号en_sig : out std_logic; //控制运算信号，为‘1’运算数据out_sig : out std_logic // 运算完成信号);end entity;architecture rlt_cont_modu of cont_modu issignal cnt :integer range 0 to 15 :=0;//定义从0到15type state is(S_idle,S_work,S_1d,S_2d);//运算状态信号，状态机signal st_ty : state :=S_idle;beginprocess(Clk)beginif rising_edge(Clk) thencase st_ty is 选择语句；S_idle为空闲状态，当输入数据后Start信号为1就开始工作when S_idle => if Start ='1' then 如果为1就跳转到S_work状态，并且使能信号置1st_ty <= S_work;en_sig <='1';else 不然继续在S_idle状态st_ty <= S_idle;en_sig <='0';end if;out_sig <='0';when S_work => if cnt =15 then 在S_work状态下，cnt信号一直加1，加满16个数就跳转到S_1d，然后使能信号en_sig 就为0。
verilog 乘法 除法
verilog 乘法除法Verilog是一种硬件描述语言，广泛用于数字电路设计和验证。
在Verilog中，乘法和除法是两个常用的运算操作，用于实现数字电路中的乘法器和除法器。
本文将介绍Verilog中的乘法和除法的实现原理和方法。
一、Verilog中的乘法实现在Verilog中，乘法操作可以通过使用乘法运算符“*”来实现。
乘法运算符可以用于两个整数或两个实数之间的乘法运算。
具体实现乘法操作的方式可以有多种，下面将介绍一种基于加法和移位的乘法实现方法。
1. 基于加法的乘法实现基于加法的乘法实现方法是一种常见的乘法器实现方式。
它的原理是将被乘数和乘数分别拆分成若干个部分，并使用加法器将这些部分进行加法运算，最终得到乘法结果。
具体实现时，可以将被乘数和乘数分别拆分成若干个位数，并使用加法器将对应位数的部分进行加法运算。
每次运算时，先将被乘数的某一位与乘数的每一位相乘，然后将这些乘积通过加法器进行累加。
最终得到的累加结果就是乘法的结果。
2. 基于移位的乘法实现基于移位的乘法实现方法是另一种常见的乘法器实现方式。
它的原理是通过移位和累加的方式进行乘法运算。
具体实现时，先将被乘数和乘数进行位数对齐，然后从最低位开始，逐位地将被乘数与乘数的对应位相乘，并将乘积累加到最终的乘法结果中。
每次乘法运算完成后，将被乘数和乘数向左移位一位，继续进行下一位的乘法运算，直到所有位都计算完毕。
二、Verilog中的除法实现在Verilog中，除法操作可以通过使用除法运算符“/”来实现。
除法运算符可以用于两个整数或两个实数之间的除法运算。
具体实现除法操作的方式可以有多种，下面将介绍一种基于减法和移位的除法实现方法。
1. 基于减法的除法实现基于减法的除法实现方法是一种常见的除法器实现方式。
它的原理是通过多次减法运算来逼近除法的结果。
具体实现时，先将除数与被除数进行比较，如果除数小于被除数，则将除数与被除数相减，并将商的对应位设置为1。
verilog 乘法 除法
verilog 乘法除法Verilog是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路设计和验证。
本文将介绍Verilog中的乘法和除法原理及其在实际应用中的实现。
一、Verilog乘法器原理与实现1.原理Verilog乘法器的原理是基于位级运算。
输入的两个二进制数按位进行与运算，得到乘积的位级表示。
然后通过移位和加法运算，将位级乘积转换为最终的整数乘积。
2.实现Verilog乘法器的实现主要分为三个部分：全加器、位级乘法器和移位器。
全加器用于处理乘数和被乘数的各位与运算结果；位级乘法器用于计算乘数和被乘数的各位与运算；移位器用于调整位级乘积的位数。
3.实例以下是一个简单的Verilog乘法器实例：```module multiplier(input [7:0] a, b [7:0], output [15:0] result);wire [15:0] partial_product;wire [15:0] temp_result;// 位级乘法器wire [15:0] product [7:0];genvar i;generatefor (i = 0; i < 8; i = i + 1) beginassign product[i] = a * b[i];endendgenerate// 移位器assign partial_product = {product[7], product[6:0]};// 全加器assign temp_result = partial_product + result;assign result = temp_result;endmodule```二、Verilog除法器原理与实现1.原理Verilog除法器的原理是采用迭代算法，将除法问题转化为加法和减法问题。
除数和被除数按位进行与运算，得到余数的位级表示。
然后通过循环移位和加法运算，将余级表示转换为最终的整数商和余数。
verilog乘法运算
verilog乘法运算Verilog乘法运算是数字电路设计中非常基础的运算之一，其实现过程完全依赖于已有的硬件结构，通常使用乘法器实现。
下面介绍Verilog 乘法器的基本原理以及实现方法，供大家学习参考。
一、Verilog乘法器的基本原理乘法器是将两个二进制数进行乘法运算的一种专门的数字电路，可以通过硬件电路结构来实现。
具体来讲，它由一系列与门、异或门、加法器和移位器组成，因此可以将两个n位的二进制数相乘，得到一个2n位的结果。
二、Verilog乘法器的实现方法Verilog语言可以非常方便地实现乘法器，下面我们来看一下乘法器的代码实现。
假设我们要实现8位的乘法器，用于计算两个8位的二进制数的乘积，可以采用如下的Verilog代码：module multi(x, y, z);input [7:0] x, y;output [15:0] z;wire [15:0] w;assign w = x * y;assign z = w;endmodule上述代码中，module multi定义了一个名为multi的模块。
该模块有三个端口，x和y用于输入两个8位的二进制数，z用于输出它们的乘积。
在模块中，使用wire类型定义了一个16位的中间变量w，用来存储计算结果。
乘法操作是通过赋值运算符“*”完成的。
最后，把w直接赋值给z即可。
三、Verilog乘法器的测试最后，为了验证我们实现的乘法器的正确性，我们还需要编写一个测试程序。
测试程序通常采用assert语句检查乘法运算的正确性。
下面是一个测试程序的例子：module testbench;reg [7:0] x, y;wire [15:0] z;multi m(x, y, z);initial beginx = 10;y = 20;#1;assert(z == 200);$display("Test passed!");endendmodule上述代码中，testbench是一个测试程序的名字。
基于FPGA的16位乘法器的实现
目录引言....................................................................................................................................... - 1 - 摘要....................................................................................................................................... - 2 -一、乘法器概述....................................................................................................................... - 3 -1.1 EDA技术的概念........................................................................................................ - 3 -1.2 EDA技术的特点........................................................................................................ - 3 -1.3 EDA设计流程............................................................................................................ - 5 -1.4硬件描述语言（Verilog HDL）................................................................................ - 5 -二、16位乘法器的设计要求与设计思路.............................................................................. - 6 -2.2 设计要求.................................................................................................................... - 6 -三、16位乘法器的总体框图.................................................................................................. - 6 -四、16位乘法器的综合设计.................................................................................................. - 7 -4.1 16位乘法器功能........................................................................................................ - 7 -4.2 16位乘法器设计思路................................................................................................ - 8 -4.3 基于Verilog HDL 硬件语言的乘法器设计 ............................................................ - 8 -（1）输入模块......................................................................................................... - 8 -（2）乘法模块......................................................................................................... - 9 -五、总体调试与仿真结果..................................................................................................... - 10 -5.1乘法器的RTL Viewer .......................................................................................... - 10 -5.2 16位乘法器的系统程序：....................................................................................... - 11 -5.3计算结果仿真结果................................................................................................... - 12 -5.3.1仿真测试程序（a=6，b=10）.............................................................................. - 12 - 总结......................................................................................................................................... - 16 - 参考文献................................................................................................................................. - 16 -引言随着微电子技术的飞速发展，集成电路工艺进入深亚微米阶段，特征尺寸变得越来越小。
verilog乘法运算和加法运算
verilog乘法运算和加法运算Verilog乘法运算和加法运算一、引言Verilog是一种硬件描述语言（HDL），广泛应用于数字电路设计领域。
其中，乘法运算和加法运算是Verilog中常见的基本算术运算。
本文将分别介绍Verilog中的乘法运算和加法运算的相关知识。
二、Verilog乘法运算1. 乘法运算符在Verilog中，乘法运算可以使用乘法运算符“*”来实现。
例如，使用如下语句进行乘法运算：```C = A * B;```其中，A和B是乘法运算的两个操作数，C是运算结果。
2. 乘法运算的类型在Verilog中，乘法运算可以分为有符号乘法和无符号乘法。
有符号乘法适用于带符号数的运算，而无符号乘法适用于无符号数的运算。
乘法运算的结果的位数可以根据操作数的位数自动确定。
3. 乘法运算的实现原理Verilog中的乘法运算可以通过移位和加法运算来实现。
具体来说，对于N位的操作数A和M位的操作数B，乘法运算可以分为M次移位和M次加法运算。
每次移位将A乘以B的一个比特位，并将结果累加到最终的运算结果中。
4. 乘法运算的应用乘法运算在数字电路设计中有广泛的应用，例如乘法器、滤波器、数字信号处理等领域。
乘法运算可以用于实现复杂的算法和逻辑功能。
三、Verilog加法运算1. 加法运算符在Verilog中，加法运算可以使用加法运算符“+”来实现。
例如，使用如下语句进行加法运算：```C = A + B;```其中，A和B是加法运算的两个操作数，C是运算结果。
2. 加法运算的类型在Verilog中，加法运算可以分为有符号加法和无符号加法。
有符号加法适用于带符号数的运算，而无符号加法适用于无符号数的运算。
加法运算的结果的位数可以根据操作数的位数自动确定。
3. 加法运算的实现原理Verilog中的加法运算可以通过逐位相加和进位的方式来实现。
具体来说，对于N位的操作数A和B，加法运算可以从低位到高位逐位相加，同时考虑上一位的进位情况。
verilog 乘法 除法
Verilog乘法和除法引言Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路的结构和行为。
它广泛用于设计和验证集成电路（IC）和其他数字系统。
Verilog的一个重要应用是实现乘法和除法运算。
在本文中，我们将详细介绍Verilog中的乘法和除法的实现原理和方法。
我们将讨论乘法和除法的基本概念、Verilog中的乘法和除法操作符、乘法和除法的实现技术等内容。
乘法乘法的基本概念乘法是一种基本的数学运算，用于计算两个数的乘积。
在Verilog中，乘法可以使用乘法操作符*来实现。
乘法操作符的语法如下：<result> = <operand1> * <operand2>;其中，<operand1>和<operand2>是要相乘的操作数，<result>是乘法的结果。
Verilog中的乘法操作符Verilog中的乘法操作符*可以用于乘法运算。
它可以用于任何大小的整数、浮点数和向量。
以下是一些使用乘法操作符的示例：// 乘法示例reg a = 5;reg b = 3;reg c;always @(*) beginc = a * b;end上述示例中，c的值将被计算为5 * 3，即15。
乘法的实现技术在硬件实现中，乘法通常使用乘法器来完成。
乘法器是一种特殊的电路，用于将两个数字相乘。
乘法器的实现方式有很多种，包括布斯算法、Wallace树算法、Dadda树算法等等。
这些算法都有各自的特点和适用范围。
在Verilog中，可以使用内置的乘法操作符*来实现乘法。
这些内置操作符会根据操作数的类型和位宽自动选择合适的乘法器。
除法除法的基本概念除法是一种基本的数学运算，用于计算两个数的商。
在Verilog中，除法可以使用除法操作符/来实现。
除法操作符的语法如下：<result> = <operand1> / <operand2>;其中，<operand1>和<operand2>是要相除的操作数，<result>是除法的结果。
乘法器verilog设计的设计方法
乘法器verilog设计的设计方法【1.乘法器的Verilog设计概述】乘法器是数字电路设计中常见的组件，其作用是将两个二进制数相乘得到结果。
Verilog是一种通用的硬件描述语言，可以用于描述和实现数字电路。
乘法器的Verilog设计就是利用Verilog语言实现乘法器的功能。
【2.乘法器Verilog设计的基本原理】乘法器Verilog设计的基本原理是通过移位和相加操作实现两个二进制数的乘积。
典型的乘法器架构包括全加器、半加器和数据选择器等。
在全加器中，乘数和被乘数分别经过多次移位操作后与乘法器输出相加，从而得到最终结果。
【3.乘法器Verilog设计的实现步骤】乘法器Verilog设计的实现步骤如下：1) 确定乘法器的输入和输出：根据需求确定乘法器的输入信号，如乘数和被乘数，以及输出信号，如乘积。
2) 编写Verilog代码：利用Verilog语言编写乘法器的逻辑功能，包括移位、相加和数据选择等操作。
3) 仿真和验证：对编写好的Verilog代码进行仿真和验证，确保其功能正确。
4) 优化和调试：根据仿真结果对代码进行优化和调试，以提高性能和减少资源占用。
5) 下载和测试：将设计好的乘法器下载到目标硬件，进行实际测试。
【4.乘法器Verilog设计的优化策略】1) 优化代码结构：合理划分模块，减少模块间的耦合度，提高代码的可读性和可维护性。
2) 采用高效的算法：如布斯算法、Wallace树等，提高乘法器的运算速度。
3) 减少资源占用：通过合理分配信号位数、使用紧凑型数据结构等方法，降低硬件成本。
4) 电源和时序优化：针对功耗和时序要求，采用适当的电路设计和优化技术。
【5.乘法器Verilog设计的应用领域】乘法器Verilog设计广泛应用于各类电子设备和系统中，如数字信号处理、图像处理、通信系统等。
在这些领域，乘法器作为基本组件，为实现高速、高效、低功耗的数字信号处理提供了有力支持。
【6.总结与展望】乘法器Verilog设计是数字电路设计的重要内容。
16位布斯算法乘法器和ALU
16位布斯算法乘法器和ALUBooth算法16位乘法器西安电子科技大学大三集成电路设计与集成系统专业尹俊镖一乘法器原理分析16位有符号乘法器可以分为三个部分:根据输入的被乘数和乘数产生部分积、部分积压缩产生和和进位、将产生的和和进位相加。
这三个部分分别对应着编码方式、拓扑结构以及加法器。
被乘数X(16-bit)符号位扩展S01?X(17-bit)X(17-比特)01?X2?XMUXADD/SUBBooth译码&ALU(17-bit)控制逻辑符号位扩展S乘积(低16-bit)乘数乘积(高16-bit)保留移出位右移2-bit1 编码方式:本设计采用booth2编码。
部分积是负数时S=1，部分积是正数时S=0;当部分积是+0时，E=1，部分积是-0时，E=0，其余情况E=S取反。
2 拓扑结构:本设计采用二进制树的拓扑结构。
二进制树拓扑结构排列的较为规整，且部分积压缩的速度也非常快。
部分积压缩的目的是为了减小进位传播的延时，采用进位保留加法器，根据当前位信息产生下一位的进位，仅仅产生而没有进位行波传播，这样就可以把当前的多位压缩到较少的位数。
经过几次压后，把部分积压缩成和以及进位。
部分积主要是通过counter和compressor进行压缩，通常使用(3:2)counter 和(4:2)compressor。
(3:2)counter其实质就是一个全加器，进位输入为ci，进位输出为c;(4:2)compressor可以由两个全加器组成，ci为进位输入，Coin为内部进位，输入到下一位的进位输入Ci，Coex为输出进位。
上图为二进制树的拓扑结构图，每4个部分积输入到一个(4:2)compressor 中，产生两个输出，则8个部分积使用3次(4:2)compressor就可以得到和和进位。
部分积的压缩方式可以见下图。
如图中所示，加上最后一个部分积的进位，共有9个部分积，本设计把最后的进位位移到第一个部分积上，使用5个全加器，把进位融合到第一个部分积，这样就转变成8个部分积了，再使用两级二进制树压缩，所以总共使用了三级压缩，最终得到部分积的和和进位。
基于FPGA的16位乘法器例程
摘抄自特权同学的例程2015.9.2316位乘法器的设计`timescale 1ns / 1psmoduletop_module(clk,rst_n,start,ain,bin,yout,done);input clk; //芯片的时钟信号。
input rst_n; //低电平复位、清零信号。
定义为0表示芯片复位；定义为1表示复位信号无效。
input start; //芯片使能信号。
定义为0表示信号无效；定义为1表示芯片读入输入管脚得乘数和被乘数，并将乘积复位清零。
input[15:0] ain; //输入a（被乘数），其数据位宽为16bit.input[15:0] bin; //输入b（乘数），其数据位宽为16bit.output[31:0] yout; //乘积输出，其数据位宽为32bit.output done; //芯片输出标志信号。
定义为1表示乘法运算完成.reg[15:0] areg; //乘数a寄存器reg[15:0] breg; //乘数b寄存器reg[31:0] yout_r; //乘积寄存器regdone_r;reg[4:0] i; //移位次数寄存器//------------------------------------------------//数据位控制always @(posedgeclk or negedgerst_n)if(!rst_n) i <= 5'd0;else if(start && i < 5'd17) i <= i+1'b1;else if(!start) i <= 5'd0;//------------------------------------------------//乘法运算完成标志信号产生always @(posedgeclk or negedgerst_n)if(!rst_n) done_r<= 1'b0;else if(i == 5'd16) done_r<= 1'b1; //乘法运算完成标志else if(i == 5'd17) done_r<= 1'b0; //标志位撤销assign done = done_r;//------------------------------------------------//专用寄存器进行移位累加运算always @(posedgeclk or negedgerst_n) beginif(!rst_n) beginareg<= 16'h0000;breg<= 16'h0000;yout_r<= 32'h00000000;endelse if(start) begin //启动运算if(i == 5'd0) begin //锁存乘数、被乘数areg<= ain;breg<= bin;endelse if(i > 5'd0 && i < 5'd16) beginif(areg[i-1]) yout_r = {1'b0,yout[30:15]+breg,yout_r[14:1]}; //累加并移位else yout_r<= yout_r>>1; //移位不累加endelse if(i == 5'd16 &&areg[15]) yout_r[31:15] <= yout_r[31:15]+breg;endendassignyout =yout_r;endmodule上面代码中最不容易理解的应该就是红色部分。
状态机实现 16 位乘法器
状态机实现 16 位乘法器一：状态机实现16位乘法器的源程序:module fsm_mult16(mux, pmux, clk, reset, out, mid, done);input[15:0] mux,pmux;input clk, reset;output[31:0] out, mid;output done;reg[31:0] out, mid;reg done;integer count;reg[1:0] pstate, nstate;parameter idle=2'b00, add=2'b01, shift=2'b10;always @(posedge clk)if(!reset) beginpstate<=idle;endelse beginpstate<=nstate;endalways @(pstate or reset)beginnstate=idle;case(pstate)idle:beginout=0;done=0;count=0;mid[15:0]=mux;mid[31:16]=16'b0;nstate=add;endadd:beginif(pmux[count])out=out+mid;nstate=shift;endshift:begincount=count+1;mid={mid[30:0],1'b0};if(count==16)beginnstate=idle;done=1;endelsenstate=add;enddefault: nstate=idle;endcaseendendmodule二：状态机实现16位乘法器的测试代码：`timescale 1ns/1ns`include "fsm_mult16.v"module fsm_mult16_test;reg clk, reset;reg[15:0] mux, pmux;wire[31:0] out;wire done;wire[31:0] mid;fsm_mult16 mod1(mux, pmux, clk, reset, out, mid, done);initialbeginclk=0;reset=0;mux=16'b1101_0101_0101_0101;pmux=16'b1111_1111_1111_1111;#5 reset=1;#1000 $finish;endalways #10 clk=~clk;initial $monitor($time,,,"%d*%d=%d",mux, pmux,out); endmodule三：Transcript显示结果：# Reading D:/altera/91/modelsim_ase/tcl/vsim/pref.tcl# Loading project muit16vsim work.fsm_mult16_test# vsim work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16add wave sim:/fsm_mult16_test/*run -all# 0 54613*65535= x# 10 54613*65535= 0# 30 54613*65535= 54613# 70 54613*65535= 163839# 110 54613*65535= 382291# 150 54613*65535= 819195# 190 54613*65535= 1693003# 230 54613*65535= 3440619# 270 54613*65535= 6935851# 310 54613*65535= 13926315# 350 54613*65535= 27907243# 390 54613*65535= 55869099# 430 54613*65535= 111792811# 470 54613*65535= 223640235# 510 54613*65535= 447335083# 550 54613*65535= 894724779# 590 54613*65535=1789504171# 630 54613*65535=3579062955# 670 54613*65535= 0# 690 54613*65535= 54613# 730 54613*65535= 163839# 770 54613*65535= 382291# 810 54613*65535= 819195# 850 54613*65535= 1693003# 890 54613*65535= 3440619# 930 54613*65535= 6935851# 970 54613*65535= 13926315# ** Note: $finish : E:/muit16/fsm_mult16_test.v(17)# Time: 1005 ns Iteration: 0 Instance: /fsm_mult16_test# 1# Break in Module fsm_mult16_test at E:/muit16/fsm_mult16_test.v line 17 quit -sim# Compile of fsm_mult16.v was successful.# Compile of fsm_mult16_test.v was successful.# 2 compiles, 0 failed with no errors.vsim work.fsm_mult16_test# vsim work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16add wave sim:/fsm_mult16_test/*run -all# 0 54613*65535= x# 10 54613*65535= 0# 30 54613*65535= 54613# 70 54613*65535= 163839# 110 54613*65535= 382291# 150 54613*65535= 819195# 190 54613*65535= 1693003# 230 54613*65535= 3440619# 270 54613*65535= 6935851# 310 54613*65535= 13926315# 350 54613*65535= 27907243# 390 54613*65535= 55869099# 430 54613*65535= 111792811# 470 54613*65535= 223640235# 510 54613*65535= 447335083# 550 54613*65535= 894724779# 590 54613*65535=1789504171# 630 54613*65535=3579062955# 670 54613*65535= 0# 690 54613*65535= 54613# 730 54613*65535= 163839# 770 54613*65535= 382291# 810 54613*65535= 819195# 850 54613*65535= 1693003# 890 54613*65535= 3440619# 930 54613*65535= 6935851# 970 54613*65535= 13926315# ** Note: $finish : E:/muit16/fsm_mult16_test.v(17)# Time: 1005 ns Iteration: 0 Instance: /fsm_mult16_test# 1# Break in Module fsm_mult16_test at E:/muit16/fsm_mult16_test.v line 17 四：测试波形如下图所示：。
用verilog编写16位加法器乘法器自动售货机
Verilog课程实验报告实验1十六位超前进位加法器1.1系统设计要求用超前进位加法器实现一个有符号位的16位加法器，并且考虑溢出的情况2.1详细设计根据超前进位加法器的原理Co = G | ( P & Ci ) S = P ^ Ci 设计出4位加法器的子模块，然后通过4个4位加法器的相连来得到十六位的加法器。
原理如下图所示。
溢出用flag=0表示。
3.1程序//-------------16位超前进位加法器-----------------module cla16(a,b,s,flag); //含有a ，b ，输出s ，进位flag 的模块 input [15:0] a,b;//输入a ，b output [16:0] s; //输出 s output reg flag; //进位FA FA FA FAP 0G 1P 0G 1P 2G 2P 3G 3C o,3C o,2C o,1C o,0C i,0FA FA FA FAP 0G 1P 0G 1P 2G 2P 3G 3C o,2C o,1C o,0C i,0C o,3M u l t i p l e x e rBP=P o P 1P 2P 3Idea: If (P0 and P1 and P2 and P3 = 1)then C o3 = C 0, else “kill” or “generate”.wire pp4,pp3,pp2,pp1;wire gg4,gg3,gg2,gg1;wire [15:0] Cp;wire [15:0] p,g;pg i0 (a[15:0],b[15:0],p[15:0],g[15:0]);add i1 (p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],pp1,gg1);add i2 (p[7],p[6],p[5],p[4],g[7],g[6],g[5],g[4],pp2,gg2);add i3 (p[11],p[10],p[9],p[8],g[11],g[10],g[9],g[8],pp3,gg3);add i4 (p[15],p[14],p[13],p[12],g[15],g[14],g[13],g[12],pp4,gg4);add i5 (pp4,pp3,pp2,pp1,gg4,gg3,gg2,gg1,pp5,gg5);//调用四位加法器模块add4 l0 (p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],1'b0,Cp[3],Cp[2],Cp[1],Cp[0]);add4 l1 (p[7],p[6],p[5],p[4],g[7],g[6],g[5],g[4],Cp[3],Cp[7],Cp[6],Cp[5],Cp[4]);add4 l2 (p[11],p[10],p[9],p[8],g[11],g[10],g[9],g[8],Cp[7],Cp[11],Cp[10],Cp[9],Cp[8]);add4 l3 (p[15],p[14],p[13],p[12],g[15],g[14],g[13],g[12],Cp[11],Cp[15],Cp[14],Cp[13],Cp[12]); assign s[0]=p[0]^1'b0; //保留位assign s[1]=p[1]^Cp[0];assign s[2]=p[2]^Cp[1];assign s[3]=p[3]^Cp[2];assign s[4]=p[4]^Cp[3];assign s[5]=p[5]^Cp[4];assign s[6]=p[6]^Cp[5];assign s[7]=p[7]^Cp[6];assign s[8]=p[8]^Cp[7];assign s[9]=p[9]^Cp[8];assign s[10]=p[10]^Cp[9];assign s[11]=p[11]^Cp[10];assign s[12]=p[12]^Cp[11];assign s[13]=p[13]^Cp[12];assign s[14]=p[14]^Cp[13];assign s[15]=p[15]^Cp[14];assign s[16]=pp5|gg5;//溢出判断模块always@(a,b,s)beginif ((a[15]==1&&b[15]==1&&s[15]==0)||(a[15]==0&&b[15]==0&&s[15]==1))flag=1'b1;elseflag=1'b0;endendmodule//4位加法器模块module add4(p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],Co,Cp[3],Cp[2],Cp[1],Cp[0]);input [3:0]p,g;output [3:0] Cp;assign Cp[0]=g[0]|p[0]&Co;assign Cp[1]=g[1]|p[1]&Cp[0];assign Cp[2]=g[2]|p[2]&Cp[1];assign Cp[3]=g[3]|p[3]&Cp[2];endmodule//模块间的进位module add(p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],pp,gg); input [3:0]p,g;output pp,gg;assign pp=p[3]&p[2]&p[1]&p[0];assign gg=g[3]|(p[3]&(g[2]|p[2]&(g[1]|p[1]&g[0]))); endmodule//进位信号的产生module pg(a,b,p,g);input [15:0] a,b;output [15:0] p,g;assign p=a^b;assign g=a&b;endmodule4.1测试程序通过产生一个随机输入a和b，来验证c=a+b。
verilog 移位实现乘法
verilog 移位实现乘法（原创版）目录一、Verilog 移位实现乘法的原理二、Verilog 移位实现乘法的方法三、Verilog 移位实现乘法的实例代码四、Verilog 移位实现乘法的优点与局限性正文一、Verilog 移位实现乘法的原理在 Verilog 中，移位运算是一种常见的数字电路实现方法，它可以用于实现乘法运算。
移位运算的原理是将一个数的二进制位向左或向右移动一定的位数，从而实现数字的扩大或缩小。
在 Verilog 中，移位运算通过使用位移运算符“<<”或“>>”来实现。
乘法运算可以通过移位运算实现，其基本原理是将一个数不断乘以 2，直到达到目标值。
例如，要实现 8 位二进制数相乘，可以将其中一个数不断左移 3 位，另一个数不断右移 3 位，这样就可以将乘法运算转化为移位运算。
二、Verilog 移位实现乘法的方法在 Verilog 中，移位实现乘法的方法主要有两种：一种是使用 for 循环，逐位相乘并累加结果；另一种是使用移位寄存器，不断对输入数据进行移位操作。
方法一：使用 for 循环实现乘法```verilogmodule multiplier(input a, input b, output [7:0] result);reg [7:0] sum;always @(*) beginfor (integer i = 0; i < 8; i = i + 1) beginsum[i] = a * b[7 - i];endendassign result = sum;endmodule```方法二：使用移位寄存器实现乘法```verilogmodule multiplier(input a, input b, output [7:0] result); reg [7:0] c;always @(*) beginif (a == 1"b0) beginc <= 1"b0;end else beginc <= c << 1;endendassign result = c;endmodule```三、Verilog 移位实现乘法的实例代码下面是一个 16 位乘法器的 Verilog 代码示例：```verilogmodule multiplier(input [15:0] a, input [15:0] b, output [31:0] result);reg [31:0] c;always @(*) beginif (a == 1"b0) beginc <= 1"b0;end else beginc <= c << 1;endendassign result = c;endmodule```四、Verilog 移位实现乘法的优点与局限性Verilog 移位实现乘法的优点是电路简单，易于实现，且计算速度快。
verilog乘法运算和加法运算
verilog乘法运算和加法运算摘要：一、引言二、Verilog 乘法运算1.点乘2.实乘虚3.虚乘虚三、Verilog 加法运算1.异或加法2.与加法3.或加法四、Verilog 乘法与加法的组合应用五、总结正文：一、引言在数字电路设计中，乘法和加法是两种基本的运算方法。
Verilog 是一种常用于数字电路设计的编程语言，本文将介绍如何在Verilog 中实现乘法和加法运算。
二、Verilog 乘法运算1.点乘点乘是Verilog 中实现乘法运算的一种方法，它将两个数的每一位相乘，然后将结果相加。
例如，对于两个8 位二进制数A 和B，它们的点乘结果可以表示为一个16 位二进制数。
2.实乘虚实乘虚是另一种Verilog 乘法运算方法，适用于乘数和被乘数中至少有一个是虚数。
这种方法利用复数的共轭来实现乘法运算。
例如，对于两个复数A 和B，实乘虚的结果可以表示为A 乘以B 的共轭。
3.虚乘虚虚乘虚是第三种Verilog 乘法运算方法，适用于乘数和被乘数都是虚数的情况。
这种方法可以通过将两个虚数表示为实部和虚部的形式，然后分别进行乘法运算，最后将结果组合起来。
三、Verilog 加法运算1.异或加法异或加法是Verilog 中实现加法运算的一种方法，适用于加数和被加数都是二进制数的情况。
异或加法的规则是：相同位上的数字相异或，结果为1；不同位上的数字相异或，结果为0。
2.与加法与加法是另一种Verilog 加法运算方法，适用于加数和被加数都是二进制数的情况。
与加法的规则是：相同位上的数字相与，结果为1；不同位上的数字相与，结果为0。
3.或加法或加法是第三种Verilog 加法运算方法，适用于加数和被加数都是二进制数的情况。
或加法的规则是：相同位上的数字相或，结果为1；不同位上的数字相或，结果为0。
四、Verilog 乘法与加法的组合应用在实际数字电路设计中，乘法和加法常常需要组合使用。
例如，在实现一个数字滤波器时，需要对输入信号和一组系数进行乘法和加法运算，以得到输出信号。
十六位运算器ALU实验报告
{t,F}=({1'b0,A}&{1'b0,B})+({1'b0,A}|({1'b0,~B}))+1; end
end
4'b1011 : begin if(M) {t,F}={1'b0,A}&{1'b0,B}; else begin if(Cn) {t,F}={1'b0,A}&{1'b0,B}-1; else {t,F}={1'b0,A}&{1'b0,B}; end end
学生实验报告
实验名称 用 Verilog HDL 语句实现 16 位运算器的功能 实验日期 2013 年 10 月 19 学号 2012551212 姓名 李超 班级 12 计算机科学与技术一班 一、实验目的与要求 1、了解运算器的组成结构； 2、掌握算术逻辑运算器的工作原理； 3、掌握简单运算器的数据传送通道 4、掌握用 Verilog HDL 实现 16 位简单运算器的设计 二、实验原理 74LS181 的逻辑功能表
parameter width=16; input [width-1:0] r; input [1:0]x; output [width-1:0] result;
output overflow,z,c,p,n; reg [width-1:0] a,b; reg [3:0]s; reg [1:0]sh; reg cn,m,ov; wire co1,co2,co3; wire [width-1:0]co,re1,re2; always@ (x or r) begin case(x)
16位乘法器芯片设计 3月9日
16位乘法器芯片设计1.方法乘法器的设计方法有两种：组合逻辑设计方法和时序逻辑设计方法。
采用组合逻辑设计方法，电路事先将所有的乘积项全部算出来，然后做加法运算。
采用时序逻辑设计方法，电路将部分已经得到的乘积结果右移，然后与乘积项相加并保存和值，反复迭代上述步骤直到计算出最终积。
2.组合逻辑的实现可以以16*3位的乘法器为例做出如下设想：A为16位二进制乘数，B为3位二进制乘数,C为A与B相乘的积。
则：C的结果实际上只能为如下值中的一个：0,A,2A,3A,4A,5A,6A,7A因为B为3位二进制，则B只能是000,001,010,011,100,101,110,111中的一个。
初步设想符合现实，由于要实现ASIC芯片的生产，所以对各端口定义如下：reset：芯片复位、清零信号。
值为0，芯片复位。
start：芯片使能信号。
值为1，芯片读入乘数和被乘数，并将乘积复位清零。
ain：被乘数，16bit。
bin：乘数，3bit。
yout：乘积输出，19bit。
done：芯片输出标志信号，值为1，乘法运算完成，yout端口的数据稳定，得到最终的乘积；值为0，乘法运算未完成，yout端口数据不稳定。
编写的Verilog程序如下：Module mult16(reset,start,ain,bin,done,yout);Parameter N=16;Input reset;Input start;Input [N-1:0] ain;Input [2:0]bin;Output [N+3:0] yout;Output done;Integer aa,ab,ac,temp;Integer su;Reg done;Always @(ain)BeginIf(start&&!reset)Beginaa=ain;ab=ain+ain;ac=ab+ab;temp=aa+ab;case(bin)3’b000: su=0;done=1’b1;3’b001: su<=aa;done=1’b1;3’b010: su<=ab;done=1’b1;3’b011: su<=aa+ab;done=1’b1;3’b100: su<=ac;done=1’b1;3’b101: su<=aa+ac;done=1’b1;3’b110: su<=ab+ac;done=1’b1;3’b111: su<=temp+ac;done=1’b1;default: su<=0;done=1’b0;else if (reset)beginsu=0;aa=0;ab=0;ac=0;done=1’b0;endelse if (!start)beginsu=0;done=1’b0;endendassign yout=su;endmodule基于组合逻辑的乘法器，在程序语言上通俗易懂，思路清晰，但是有致命缺点，当乘数和被乘数位数很多的时候，不可能一一列举各种乘积结果，用case语句就显得很繁琐，所以基于时序逻辑的乘法器的研制在所难免。
16位乘法器学习笔记(Verilog语言源程序+仿真程序)
LCD1602显示源程序如下：module lcd1602(input clk, //60Minput rst_n,output lcd_p, //Backlight Source + lcd屏幕背光output lcd_n, //Backlight Source -output reg lcd_rs, //0:write order; 1:write dataoutput lcd_rw, //0:write data; 1:read dataoutput reg lcd_en, //negedge 在lcd_en下降沿需保证数据有效output reg [7:0] lcd_data);mux16mul(.rst_n(rst_n),.clk(clk),.start(start),.ain(data0),.bin(data1),.yout(data2),.done(done));//端口名称关联//--------------------lcd1602 order----------------------------parameter Mode_Set = 8'h31, //功能设置，Cursor_Set = 8'h0c, //光标设置Address_Set = 8'h06, //输入模式设置Clear_Set = 8'h01; //清屏设置/****************************LCD1602 Display Data****************************/ wire [7:0] data_r0,data_r1,data_r2; //乘数、被乘数wire [15:0]data0,data1; //结果显示wire [31:0]data2;wire [7:0] addr; //write addresswire start,done;assign data_r0 = 8'h30 + data0[7:0] ; // 8'h30在LCD1602上显示值为0。
乘法器的布斯算法原理与verilog实现
乘法器的布斯算法原理与verilog实现乘法器的布斯算法原理与VERILOG实现1 乘法器基本原理乘法器是处理器设计过程中经常要⾯对的运算部件。
⼀般情况下，乘法可以直接交由综合⼯具处理或者调⽤EDA⼚商现成的IP，这种⽅式的好处是快捷和可靠，但也有它的不⾜之处，⽐如影响同⼀设计在不同⼯具平台之间的可移植性、时序⾯积可采取的优化⼿段有限、个性化设计需求⽆法满⾜等。
所以，熟悉和掌握乘法器的底层实现原理还是有必要的，技多不压⾝，总有⽤得上的时候，同时也是⼀名IC设计⼯程师扎实基本功的体现。
不采⽤任何优化算法的乘法过程，可以⽤我们⼩学就学过的列竖式乘法来说明。
从乘数的低位开始，每次取⼀位与被乘数相乘，其乘积作为部分积暂存，乘数的全部有效位都乘完后，再将所有部分积根据对应乘数数位的权值错位累加，得到最后的乘积。
如下图，左边为⼗进制乘法过程，基数为10，右图为⼆进制乘法过程，基数为2。
PP0～PP3分别表⽰每次相乘后的部分积。
可见，⼆进制乘法与⼗制乘法本质上是没有差别的。
1 2 31 2 3×3 6 92 4 6 1 2 3+1 5 12 9……3×123 PP0……2×123 PP1……1×123 PP21 1 0 11 0 0 1×1 1 0 10 0 0 00 0 0 01 1 0 1+1 1 1 0 1 0 1……1×1101 PP0……0×1101 PP1……0×1101 PP2……1×1101 PP3如果表⽰成通⽤形式，则如下图所⽰（以4位乘法器为例，其它位宽类似）这样原始的乘法在设计上是可以实现的，但在⼯程应⽤上⼏乎不会采⽤，在时延与⾯积上都需要优化。
⼀个N位的乘法运算，需要产⽣N个部分积，并对它们进⾏全加处理，位宽越⼤，部分积个数越多，需要的加法器也越多，加法器延时也越⼤，那么针对乘法运算的优化，主要也就集中在两个⽅⾯：⼀是减少部分积的个数，⼆是减少加法器带来的延时。
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LCD1602显示源程序如下：module lcd1602(input clk, //60Minput rst_n,output lcd_p, //Backlight Source + lcd屏幕背光output lcd_n, //Backlight Source -output reg lcd_rs, //0:write order; 1:write dataoutput lcd_rw, //0:write data; 1:read dataoutput reg lcd_en, //negedge 在lcd_en下降沿需保证数据有效output reg [7:0] lcd_data);mux16mul(.rst_n(rst_n),.clk(clk),.start(start),.ain(data0),.bin(data1),.yout(data2),.done(done));//端口名称关联//--------------------lcd1602 order----------------------------parameter Mode_Set = 8'h31, //功能设置，Cursor_Set = 8'h0c, //光标设置Address_Set = 8'h06, //输入模式设置Clear_Set = 8'h01; //清屏设置/****************************LCD1602 Display Data****************************/ wire [7:0] data_r0,data_r1,data_r2; //乘数、被乘数wire [15:0]data0,data1; //结果显示wire [31:0]data2;wire [7:0] addr; //write addresswire start,done;assign data_r0 = 8'h30 + data0[7:0] ; // 8'h30在LCD1602上显示值为0。
assign data_r1 = 8'h30 + data1[7:0] ;assign data_r2 = 8'h30 + data2[7:0];//-------------------address------------------assign addr = 8'h80;/****************************LCD1602 Driver****************************///-----------------------lcd1602 clk_en---------------------reg [31:0] cnt;reg lcd_clk_en;always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt <= 1'b0;lcd_clk_en <= 1'b0;endelse if(cnt == 32'h24999) //600usbeginlcd_clk_en <= 1'b1;cnt <= 1'b0;endelsebegincnt <= cnt + 1'b1;lcd_clk_en <= 1'b0;endend//-----------------------lcd1602 display state-------------------------------------------reg [6:0] state;always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginstate <= 1'b0;lcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b0;lcd_data <= 1'b0;endelse if(lcd_clk_en)begincase(state)//-------------------init_state---------------------6'd0: beginlcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= Mode_Set; //进入功能设置模式，“31”：数据总线8位，显示一行。
6*7点阵/每字符state <= state + 1'd1;end6'd1: beginlcd_en <= 1'b0; //lcd_en变低电平，使led_en出现下降沿state <= state + 1'd1;end6'd2: beginlcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= Cursor_Set;//光标设置：光标右移一格，且AC值加1.state <= state + 1'd1;end6'd3: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd4: beginlcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= Address_Set;//模式设置：写入新数据后光标右移，AC自增1state <= state + 1'd1;end6'd5: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd6: beginlcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= Clear_Set;//清屏操作：0x01state <= state + 1'd1;end6'd7: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end//--------------------work state--------------------6'd8: beginlcd_rs <= 1'b0;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= addr; //write addrstate <= state + 1'd1;end6'd9: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd10: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "R"; //write datastate <= state + 1'd1;6'd11: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd12: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "E"; //write datastate <= state + 1'd1;end6'd13: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd14: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "S"; //write datastate <= state + 1'd1;end6'd15: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd16: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= ":"; //write datastate <= state + 1'd1;end6'd17: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd18: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= data_r1; //write data: tens digitstate <= state + 1'd1;end6'd19: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;6'd20: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "*";state <= state + 1'd1;end6'd21: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd22: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= data_r0; //write data: single digitstate <= state + 1'd1;end6'd23: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd24: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "="; //write data: single digitstate <= state + 1'd1;end6'd25: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd26: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= data_r2; //write data: single digitstate <= state + 1'd1;end6'd27: beginlcd_en <= 1'b0;state <= state + 1'd1;end6'd28: beginlcd_rs <= 1'b1;lcd_en <= 1'b1;lcd_data <= "."; //write data: single digitstate <= state + 1'd1;end6'd29: beginlcd_en <= 1'b0;state <= 6'd8;enddefault: state <= 6'bxxxxxx;endcaseendendassign lcd_rw =1'b0; //only write//------------------backlight driver----------------assign lcd_n = 1'b0;assign lcd_p = 1'b1;Endmodule16位乘法器源程序如下：`timescale 1ns / 1psmodule mux16(clk,rst_n,start,ain,bin,yout,done);input clk; //芯片的时钟信号。