Verilog中的对数函数

Question

我看到一个类似于以下的Verilog语句：integer level = log(N)（其中N是一个参数，level需要确定）。但是我知道在Verilog中不能使用复杂的数学语句，所以我想知道是否有解决上述问题的替代方案？

欢迎提供任何反馈！

- Max Eastman

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你想计算什么类型的对数？整数以2为底的对数很容易计算。以e为底的浮点数对数则更加困难。 - Gabe

是的！这是一个模块的参数。 - Max Eastman

在这种情况下，这很容易。如果N很小且速度是一个问题，您可以使用查找表。如果N可能变得很大，您可以从左到右循环N的位，直到找到1位。 - Gabe

你如何创建查找表？同时，N的上限为128或256，但大概就是这样了。 - Max Eastman

@Gabe，你能告诉我如何实现这个功能吗？“如果N很大，你可以从左到右循环遍历N的位，直到找到一个1位。” - Carter

Answer 1

如果您要进行基于2的对数运算，可以使用内置函数$clog2()。

- abettino

Answer 2

RAM深度中地址宽度的解答提供了几种评估此情况下常数对数的方法。

- Andy

Answer 3

Verilog有自然对数函数($ln())、十进制对数函数($log10())和二进制对数上取整函数($clog2())。在常量表达式中，它们应该是可综合的，但实际支持工具的情况有所不同。

以下是可综合的Verilog代码：

module test(output [31:0] a, b, c);
  assign a = 1000 * $ln(123);
  assign b = 1000 * $log10(123);
  assign c = 1000 * $clog2(123);
endmodule

例如，通过Yosys进行RTL综合（例如：yosys -p 'prep; write_verilog -noattr' test.v）后：

module test(a, b, c);
  output [31:0] a;
  output [31:0] b;
  output [31:0] c;
  assign a = 32'd4812;
  assign b = 32'd2090;
  assign c = 32'd7000;
endmodule

- CliffordVienna

Answer 4

但我知道在Verilog中无法进行复杂的数学运算。

首先，Verilog是一种硬件描述语言。硬件怎么描述log(N)语句呢？现代FPGA由LUT、flops、小型嵌入式存储器、实现MAC（乘累加）基元的简单DSP组成。不能直接将log(N)和其他复杂的数学语句映射到这些基元上。ASIC也是如此。

类比一下，处理器不会执行log(N)。它调用一堆低级汇编指令来执行。这些汇编指令是log(N)库（C、C++等）的一部分。

为了能够合成ASIC/FPGA的log(N)，需要一个log(N) IP核实例。

- OutputLogic

Answer 5

我喜欢把（值的以n为底的对数）看作是回答问题“表示'值'独立数字需要多少个基于n的数字位？”的方式。（记住0也算作数字）

这样想，你可以在SystemVerilog中实现自己的以2为底的对数：

function bit [31:0] log_base_2 (bit [31:0] log_input);
  bit [31:0] input_copy;
  bit [31:0] log_out = 0;
  input_copy = log_input;

  while(input_copy > 0)begin
    input_copy = input_copy >> 1;
    log_out = log_out + 1;
  end
  log_out = log_out - 1;

  if(log_input != (1 << log_out))
    log_out = log_out + 1;

  return log_out;
endfunction

- dolphus333