未闻verilog---表达式的赋值即位宽和符号的确定
表达式的位宽和符号
计算表达式的步骤
计算表达式的步骤如下
- 基于表达式位长确定的规则，确定表达式的位长。
- 基于表达式符号确定的规则，确定表达式的符号。
- 把表达式（ 或者self-determined subexpression ) 的类型和位长向下传播到表达式的上下文决定( context-detemined) 的操作数上。通常，上下文决定操作数的类型和位长与运算结果的类型和位长相同。但是也有两个例外：如果运算结果是real，但是它有一个上下文决定且不是real的操作数，那么这个操作数就按照self-determined处理，然后再把它转换为real；在比较操作中，如果两个操作数既不全是self-determined也不全是context-determined，那么这两个操作数就互相影响，他们就如同是context-determined操作数一样，从而产生由它们决定的类型和位长，这时操作数的类型和位长独立于表达式的其他部分。但是比较操作的结果总是1-bit的无符号数。
- 当传播到达一个简单的操作数时，这个操作数就转换到传播来的类型和位长，如果操作数必须被扩展，那么只有当传播类型是signed时，操作数才做符号扩展。
表达式位长规则
- 表达式的位长(或者表达式的size)由表达式的操作数和表达式所处的上下文决定。
- 自决定表达式(self-determined expression)就是表达式的位长完全由表达式决定，例如表示延迟的表达式。
- 上下文决定表达式(context-determined expression)就是表达式的位长既由表达式本身的位长决定，也有这样的事实决定(表达式本身是另一个表达式的一部分)。例如赋值RHS的位长既依赖于其本身，也依赖与LHS的位长。
- 如果不想让乘法丢失溢出的位，那么就要把结果赋值给一个位长足够大的变量，这样才能够保存运算的最大结果。
- 在计算表达式时，中间结果就取操作数的最大位长(如果是赋值，也包含LHS)
- 有了{},则中间结果的位宽由里面的表达式自决定。
举几个例子
reg [3:0] a=15;
reg [3:0] b=2;
reg [4:0] c;
initial
c = a + b;
输出结果是
虽然a和b都是4位，但因为在c=a+b; 中c的位长为5位，所以a和b计算的位长由上下文中c的位长决定，所以按照5位来计算，最后c为10001；
reg [3:0] a=15;
reg [3:0] b=2;
reg [4:0] c;
initial
c = {a + b};
这个例子与上一个例子不同之处在于给a+b 加上了{} ，结果为
从上面提到，有了{},则中间结果的位宽由里面的表达式自决定，不再考虑上下文，所以就按4位位长进行计算，因为4位计算会有数据溢出，溢出后的4位数据为0001，因为c是无符号数，将中间结果赋值给c时，位长要短于c，需要扩充位数，补0，所以c的结果为00001；
reg [8:0] a=510,b=25;
reg [7:0] c=254,d=25;
initial
begin
if((a+b)>=(c+d))
$display("a+b is large than c+d");
else
$display("a+b is not large than c+d");
if((a+b+0)>(c+d+0))
$display("a+b+0 is large than c+d+0");
else
$display("a+b+0 is not large than c+d+0");
if((a+b+10'b0)>(c+d+10'b0))
$display("a+b+10'b0 is large than c+d+10'b0");
else
$display("a+b+10'b0 is not large than c+d+10'b0");
end
endmodule
输出结果
按照数据运算这三个都应该输出前面大于后面
对于第一个判断语句(a+b)>=(c+d) 来说，根据上下文，最大的位长为a和b的9位，a+b的9位运算和c+d 的8位运算都发生了溢出，如果考虑溢出后的数据，两个的数据相等，但是因为要根据上下文的位长进行计算，所以后面c+d 的运算按照9位进行，所以后面的语句计算没有发生溢出，所以后面的要大。
对于第二个判断语句(a+b+0)>(c+d+0)来说，+0 ，因为没有声明位宽的0默认位长为32位，所以a+b 和c+d 的计算都按照32位长进行计算，所以没有发生溢出，所以a+b 要大于c+d
对于第三个判断语句(a+b+10'b0)>(c+d+10'b0) 来说，里面有一个+10'd0 ，所以运算按照10位来进行，所以没有发生溢出，所以a+b 要大于c+d
表达式类型
表达式类型(signed或unsigned)规则如下
- 表达式类型只依赖于操作数，不依赖于LHS(如果是赋值表达式，就存在LHS)。
- 十进制数是符号数(signed)
- 如果没有sign标志，那么带base的数是无符号数(unsigned)
- bit-select的结果是无符号数(unsigned)，不管操作数是符号数还是无符号数
- part-select的结果是无符号数(unsigned)，不管操作数是符号数还是无符号数，即使part-select的内容是整个向量。
- 连接操作的结果是无符号数，不管操作数是符号数还是无符号数。
- 比较操作的结果是无符号数，不管操作数是符号数还是无符号数。
- real强制转换integer的结果是符号数(signed)。
- 任何自决定(self-determined)操作数的符号和位长都由操作数自身决定，独立于表达式的其他部分。
对于非自决定(nonself-determined)的操作数，遵从下面的规则。
- 如果某个操作数是real，那么结果是real。
- 如果某个操作数是无符号操作数，那么结果是无符号操作数，不管是什么操作。
- 如果所有操作数是符号整数，那么结果才是符号整数，不管是什么操作。
注意：一位有符号数只有0和-1，有符号数0就是0，有符号数1就代表着-1(符号位为负，只能表示-1)
举个例子
reg signed [3:0] a=15;
reg [3:0] b=2;
reg [9:0] d;
reg signed [4:0] c;
initial
begin
c = a + b;
d = a;
end
结果
表达式类型只依赖于操作数，不依赖于LHS，所以我们先看RHS，右式包含着操作数a+b,因为a，b中b不是有符号变量，也就是说操作数中存在无符号变量，所以a+b 中a，b还是按照无符号变量计算。当计算时位长按照c的位长5位来计算，因为这里a和b是4位，所以要对a和b进行补位，因为a和b按照无符号变量，所以补0。下面的d=a ，d是10位长，a赋值给d要进行补位，右式的操作数a是有符号变量，所以a要用符号位来补位。
reg signed [3:0] a=15;
reg signed [3:0] b=2;
reg [9:0] d;
reg signed [4:0] c;
initial
begin
c = a + b;
d = a;
end
结果
表达式类型只依赖于操作数，不依赖于LHS，所以我们先看RHS，右式包含着操作数a+b,因为a，b中a，b都是有符号变量，也就是说操作数都是有符号变量，所以a+b 中a，b还是按照有符号变量计算。当计算时位长按照c的位长5位来计算，因为这里a和b是4位，所以要对a和b进行补位，因为a和b是有符号变量，所以补符号位进行计算，计算结果发生溢出，所以结果为00001。
执行赋值的步骤
计算赋值的步骤如下：
- 根据赋值位长确定原则，确定RHS的位长
- 如果需要，就扩展RHS。不管LHS的符号是什么，扩展时都不考虑LHS的符号，只有当RHS是signed，才做符号扩展。
- 赋值时，如果RHS的位长大于LHS的位长，那么直接把多出的位丢弃，以匹配LHS的位长。（有可能把符号位截去）
