将系统函数 $urandom_range(minval, maxval) 与负数一起使用时的未定义行为

Question

当我尝试模拟以下代码时，出现了一个非常奇怪的行为。 reg in 实际显示的值大于系统函数$urandom_range 中给定的范围。我已经看到当我尝试使用无符号 reg 并在给定函数的范围内使用负值时会发生这种行为。代码如下。

注意：在下面的模拟结果中，我们可以看到“15”和“12”等大于8的值。


`timescale 1ns/1ns

module test_tb();

parameter IN_SIZE = 5;


reg signed [IN_SIZE-1 : 0] in;
reg clk;

initial begin 

    clk = 0;
    forever clk = #5 ~clk ;

end

always @(posedge clk) begin  
    
    in = $urandom_range(-16, 8);
    $display("The generated number is %d ", in);

end

endmodule

#模拟结果

The generated number is 15

The generated number is 4

The generated number is 4

The generated number is 4

The generated number is -16

The generated number is 15

The generated number is -2

The generated number is 12

The generated number is 8

The generated number is 1

Answer 1

IEEE Std 1800-2017 声明$urandom_range如下：

function int unsigned $urandom_range( int unsigned maxval, int unsigned minval = 0 );

这表明函数的输入必须是无符号值。因此，-16 是非法的。函数 returns 意外值也就不足为奇了。不幸的是，我尝试过的模拟器都没有产生错误或警告。

要获得 -16 到 8 范围内的有符号值，请使用正值并减去 16。更改：

in = $urandom_range(-16, 8);

至：

in = $urandom_range(24) - 16;

将系统函数 $urandom_range(minval, maxval) 与负数一起使用时的未定义行为

Undefined behaviour when using the system function $urandom_range(minval, maxval) with negative numbers

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