使用带有负数的系统函数 $urandom_range(minval, maxval) 时的未定义行为

问题描述

当我尝试模拟以下代码时，出现了一个非常奇怪的行为。 reg in 实际上显示的值大于系统函数 $urandom_range 中给定的范围。我已经看到当我尝试使用无符号 reg 并在给定函数的范围内使用负值时会发生这种行为。代码如下。

注意：在下面的模拟结果中，我们可以看到有大于 8 的值，例如“15”和“12”。

`timescale 1ns/1ns

module test_tb();

parameter IN_SIZE = 5;


reg signed [IN_SIZE-1 : 0] in;
reg clk;

initial begin 

    clk = 0;
    forever clk = #5 ~clk ;

end

always @(posedge clk) begin  
    
    in = $urandom_range(-16,8);
    $display("The generated number is %d ",in);

end

endmodule

#模拟结果

生成的数字是 15

生成的数字是 4

生成的数字是 4

生成的数字是 4

生成的数字是-16

生成的数字是 15

生成的数字是-2

生成的数字是 12

生成的数字是 8

生成的数字是 1

解决方法

IEEE Std 1800-2017 声明 $urandom_range 如下：

function int unsigned $urandom_range( int unsigned maxval,int 无符号 minval = 0 );

这表明函数的输入必须是无符号值。因此，-16 是非法的。该函数返回意外值也就不足为奇了。不幸的是，我尝试过的模拟器都没有产生错误或警告。

要获得 -16 到 8 范围内的有符号值，请使用正值并减去 16。更改：

in = $urandom_range(-16,8);

到：

in = $urandom_range(24) - 16;