题解 | #多功能数据处理器#

`timescale 1ns/1ns
module data_select(
    input clk,
    input rst_n,
    input signed[7:0]a,//已经定义了有符号数，直接加减也没问题
    input signed[7:0]b,
    input [1:0]select,
    output reg signed [8:0]c
);
    //基础只是补充-----计算机的底层存储都是反码，还有有符号反码不够高位补1，无符号补0
   //正数：原码=补码=反码
    //负数：负数反码等于原码除符号位外，所有位取反；负数补码等于反码加一
    //举例;6-12=-6,先都将6和12算为二进制，然后分别取其补码，变成两个补码相加，最后得到的结果变为原码
    //对于+*都是一样的 无符号*（+）无符号=无符号；有符号*（+）有符号=有符号
    //如果表达式中有一个数是无符号数，所有的操作数都会被强制转换成无符号数
    //此题特别注意是有符号数，通过补码的形式表示负数，为1的话是负数，声明的时候全都要加signed
    //select为0，输出a，select为1，输出b；select为2，输出a+b，select为3，输出a-b
   //有符号数+有符号数=有符号数；无符号数+无符号数=无符号数；如果表达式中有一个为无符号数，
    //则所有操作结果都会变成无符号数
    //举例：有符号A +无符号B时，会将补码表示的有符号A当成无符号数A1，，再计算A1+B，这样得到的结果就是错的了
    //解决①，涉及到有符号数的运算和有符号相关的输入，输出中间变量均定义成signed的有符号数，这样全部遵循有符号运算规则
    //解决方案②用位拼接符补齐符号位
    
    //答案1：自己做，不严谨版本，但对于本题输入类型直接定义为有符号数可以直接相加减
    /*
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(~rst_n)begin
            c<=9'b0;
        end
        else begin
            case(select)
                2'b00:begin
                    c<=a;
                end
                2'b01:begin
                    c<=b;
                end
                2'b10:begin
                    c<=a+b;
                end
                2'b11:begin
                    c<=a-b;
                end
                default:begin
                    c<=9'b0;
                end
            endcase
        end
    end      */
    //答案二：有符号位的话，直接是补码的形式进行计算，正数不变，负数取其最高位做拼接运算，因为负数的话
    //高位补1，正数位数不够高位补0，最终的结果底层都是按照反码的形式来进行存储的。
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(~rst_n)begin
            c<=9'b0;
        end
        else begin
            case(select)
                0:begin
                    c<={a[7],a};
                end
                1:begin
                    c<={b[7],b};
                end
                2:begin
                    c<={a[7],a}+{b[7],b};
                end
                3:begin
                    c<={a[7],a}-{b[7],b};
                end
            endcase
        end
    end
    
                
                
    
endmodule