仙歌音，玉笛灵，酒盏玉露清
剑舞轻，潇洒过白袍影。----《谪仙》
一生一芯项目，预学习部分，数电实验学习记录，笔者电子寄术挂科，基础知识甚是不熟，故文中可能多有错漏，恳请指出！
笔者是新手，verilog很不熟练，写这个只是记录自己的学习过程避免遗忘，同时希望能够帮助后来者省去一些查资料的时间，所以代码肯定写的很烂，也多有错漏，恳请读者评论指出！
功能选择只需要一个case语句就可以完成，后面的运算也都是基本运算，直接用内置的运算符就可以。但是尤其注意的是，这里需要设计的是补码运算功能。作为挂科学生，必须复习一下补码的运算法则了（感觉这玩意就算你没挂估计你也记不得了吧，毕竟平时用的不多）
这一部分多为网上资料，摘自这里
正数的补码就是其本身
负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
例如
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补
想要运用补码进行加运算：
设两数原码分别为A、B，则应：
1.将负数除了符号位之外的位取反后加1得到补码
2.直接按位相加，符号位直接溢出不管（超出字长部分直接舍弃）
例如
1-1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原 = [0000 0001]补 + [1111 1111]补 = [0000 0000]补=[0000 0000]原
如果A、B已经是补码，直接相加就可以
设A、B为两数的补码，则：
A - B = A + ((~B) + 1)
即减去一个数等于加上这个数的（取反+1）。
我在查资料的时候也发现有人说，双符号位可以判断溢出，很有道理，摘在此处以为启发，原文点此
双符号位可以判断溢出情况
运算结束，符号位情况对应下列结果
00：结果为正数，无溢出
01：结果正溢出
10：结果负溢出
11：结果为负数，无溢出
定理：若符号位相同，则除去符号位之后的补码越大，原码也越大
所以直接先判断是否异号，异号就正大负小，同号直接比大小即可。
上面虽然复习了补码的内容，但是实际上这个ALU的输入就是补码，所以不需要你去写转换。
module top(
input [2:0] command_input,
input [3:0] a_input,
input [3:0] b_input,
input [0:0] clk,
output [3:0] ans,
output [0:0] overflow_flag
);
reg [3:0] temp_ans;
reg [0:0] temp_overflow_flag;
reg [2:0] command = command_input;
reg [3:0] a = a_input; //如果你需要测试，command、a、b直接赋值就可以，例如
reg [3:0] b = b_input; //改成a = 4‘b0111;即可
always @(posedge clk) begin
case (command)
3'b000:begin
//这样写能够取出溢出的那一位，用以判断是否溢出，如果需要，可以输出
{temp_overflow_flag, temp_ans} = a + b;
end
3'b001:begin
b = ~b + 1;
{temp_overflow_flag, temp_ans} = a + b;
end
3'b010:begin
temp_ans = ~a;
end
3'b011:begin
temp_ans = a & b;
end
3'b100:begin
temp_ans = a | b;
end
3'b101:begin
temp_ans = a ^ b;
end
3'b110:begin
if (a[3] == b[3]) begin //判断符号位是否相等
if (a < b) temp_ans = 1; //符号位相等直接比大小
else temp_ans = 0;
end
else begin //符号位不相等直接比符号位
if ((a[3] == 0) && (b[3] == 1)) temp_ans = 0;
if ((a[3] == 1) && (b[3] == 0)) temp_ans = 1;
end
end
3'b111:begin
if (a == b) temp_ans = 1;
else temp_ans = 0;
end
endcase
end
assign ans = temp_ans;
assign overflow_flag = temp_overflow_flag; //溢出标志
endmodule
同样的程序，两次编译运行结果却不一样，实在是不知道为什么。不知道verilog的加法是如何自动舍弃的？有知道的请评论留言！
这是第一次运行，加数是0001和1111，答案显而易见应该是10000，因为溢出舍弃最高位，所以ans应该是0000，但是这里输出是0100，不是很懂。看这个样子是verilog舍弃了最低位？并且以为第5位是符号位？你看加完之后不是10000吗，他应该是自动补了符号位然后取了前四位？
第二次编译运行莫名奇妙的好了，没有改动任何东西。
截图证明两次都编译运行了，不是没有编译。
verilog加法自动舍弃的问题我还不是很懂，有知道的请留言一下
，谢谢。
和同学讨论之后，他建议我改成
来获得溢出的符号位。前者一位，后者四位，这样正好符合本位之前说的双符号位。所以程序中改成了这样，确实好用。
这个东西统共调了我一天，真的是憨，很不熟练。尤其是遇到了一个重大的问题，我会另发一篇博客来说，不过确实回顾、学到了一些知识。希望之后能加快进度。
命中注定不能靠近，爱你的事当作秘密。----《云与海》