外部値計算組み合わせ回路

最終課題で詳細に説明されている。外部値計算回路を検討する。

２入力A, Bに対して以下の計算を行い、出力OUTを生成します。

OUT = sgn(A*B) * min(|A|, |B|)

• 今回はA, B, OUTとも２の補数表現の８ビット数とします。

１）　２の補数表現された8ビットの数の絶対値を計算する回路

• 8ビットの２の補数表現の最小値、最大値は以下のようになります。

• したがって、２の補数表現の８ビットを用いれば、−１２８から１２７の間の整数が表現することができます。

• したがって、絶対値を計算したいのですから、正または０の数値であれば、入力をそのまま出力し、
  負の数であれば符号を反転させて正の数にすればよいことになります。

• ただし、注意点があって、数値がー１２８の絶対値は１２８になりますが、８ビットの２の補数表現では１２７が最大値なので、１２７に丸める必要があります。

２）　２つの数の小さい方を選択する回路

• ２入力は上記１）の出力であり、正または０の数です。
• まず、大小の比較をし、その結果に応じて、２入力のマルチプレクサで一方を選択すればよいです。

３）　２入力の積の符号を調べる回路

• 正又は０の数と正または０の数の積は、正又は０になります。
• 負の数と負の数の積は、正または０になります。
• それ以外は積は、負になります。

• これはあきらかに　XORで実現できることがわかります。

４）　符号を変換する回路

• 上記３の符号に応じて、２）の結果の符合を反転する回路が必要です。
• まず、２）の結果からそのまま（正または０）と負（符号の反転、各ビットを反転して１を加える）の数を作成します。
• そして、上記３）の結果に応じて２入力のマルチプレクサで一方を選択すればよいです。

EXTVAL（外部値計算）のVHDL記述

extval.vhd

テストベンチのVHDL記述

test_extval.vhd

実習

１）上記シミュレーション動作の確認

２）　回路合成し、なるべく高速な回路を実現せよ

以上