verilog 有符号加法和减法

Question

我无法理解在 verilog 中加减有符号数时如何处理溢出。

当我用无符号数这样做时，它非常简单：

input [15:0] A;
input [15:0] B;
input [3:0] S;
output reg [15:0] AddAB;
...
always@(*)
    begin
        {OFAdd, AddAB} <= A + B;
        {OFSub, SubAB} <= A - B;
...
        case(S)
            0:
            begin
                Display <= AddAB;
                DisplayOF <= OFAdd;
            end
            1:
            begin
                Display <= SubAB;
                DisplayOF <= OFSub;
            end
...

我会得到正确的输出。但是对带符号的输入做同样的事情，我得到了错误的溢出值

input signed [15:0] A;
input signed [15:0] B;
input [3:0] S;
output reg signed [15:0] AddAB;
...
always@(*)
    begin
        {OFAdd, AddAB} <= A + B;
        {OFSub, SubAB} <= A - B;
...
        case(S)
            0:
            begin
                Display <= AddAB;
                DisplayOF <= OFAdd;
            end
            1:
            begin
                Display <= SubAB;
                DisplayOF <= OFSub;
            end
...

例如，如果 A =-21846 和 B = 88，我得到正确的值 AddAB = -21758，但我得到 DisplayOF = 1。减法也会发生同样的情况。我得到了正确的 SubAB 值，但在我不应该的时候却在 DisplayOF 上得到了溢出。

如果有什么不同的话，我的测试平台基本上是这样的

    A = 16'sb1010101010101010;
    B = 16'sd88;
    S = 4'd0;
    #10;

    A = 16'sb1010101010101010;
    B = 16'sd88;
    S = 4'd1;
    #10;

我不关心可综合性，我只是想弄清楚如何处理带符号值的一元算术溢出。

如果有人能指出正确的方向，我将不胜感激，谢谢！

Answer 1

{OFAdd, AddAB} <= A + B; 在示例中，MSB (OFAdd) 不是溢出位。如果您有权访问加法器最后一位的进位，这可能会导致溢出，但在 RTL 中您无法访问这唯一的另一个全加器位。

A more detailed previous answer，展示了如何使用两个MSB来检测上溢和下溢。

一个基本的 overflow/underflow 限制器：

AddAB = A + B;
case (AddAB[MSB:MSB-1])
  2’b01 : add = MAX_POS;//Overflow
  2’b10 : add = MAX_NEG;//Underflow
 default: add = AddAB[MSB-1:0]; //In Range
endcase

Answer 2

如果两个输入具有相同的符号而结果具有相反的符号，则您已签名溢出。看 https://electronics.stackexchange.com/questions/476250/signed-overflow-detection/476254#476254

verilog 有符号加法和减法

verilog signed addition and subtraction

signed

verilog

overflow

subtraction

addition