commit 729bc325792658d84f2655105b08762b35f7300e
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Author: Martin Klöckner <mjkloeckner@gmail.com>
Date: Thu, 16 Apr 2026 18:53:14 -0300
Add `vhdl/dev/multiplier/**`
Diffstat:
6 files changed, 6322 insertions(+), 0 deletions(-)
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/Makefile b/vhdl/dev/multiplier/Makefile
@@ -0,0 +1,24 @@
+GHDL = ghdl
+DEV_NAME = multiplier
+TOP = $(DEV_NAME)_tb
+TOP_SRC = $(TOP).vhd
+SRCS = reg.vhd adder.vhd multiplier.vhd
+WAVEFORM_FILE = $(TOP).vcd
+
+all: run
+
+analyze:
+ $(GHDL) -a $(SRCS)
+ $(GHDL) -a $(TOP_SRC)
+
+elaborate: analyze
+ $(GHDL) -e $(TOP)
+
+run: elaborate
+ $(GHDL) -r $(TOP) --vcd=$(WAVEFORM_FILE) --stop-time=1ms
+
+clean:
+ rm -f *.o *.cf $(TOP) $(TOP).vcd
+
+view: all
+ nohup surfer $(WAVEFORM_FILE) >/dev/null 2>&1 &
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/adder.vhd b/vhdl/dev/multiplier/adder.vhd
@@ -0,0 +1,28 @@
+library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+
+entity adder is
+ generic(N : integer := 4); -- number of bits
+ port(
+ -- inputs
+ op_A : in std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ op_B : in std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ c_in : in std_logic;
+
+ -- outputs
+ res : out std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ c_out : out std_logic);
+end entity;
+
+architecture adder_arq of adder is
+
+ signal res_aux : std_logic_vector(N+1 downto 0);
+
+begin
+
+ res_aux <= std_logic_vector(unsigned('0' & op_A & c_in) + unsigned('0' & op_B & '1'));
+ res <= res_aux(N downto 1);
+ c_out <= res_aux(N+1);
+
+end architecture;
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/multiplier.vhd b/vhdl/dev/multiplier/multiplier.vhd
@@ -0,0 +1,66 @@
+library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+
+entity multiplier is
+ generic(N : natural := 8);
+ port(
+ op_A : in std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ op_B : in std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ load : in std_logic;
+ clk : in std_logic;
+ res : out std_logic_vector(2*N-1 downto 0));
+end entity;
+
+architecture multiplier_arq of multiplier is
+ signal in_P, in_B, aux : std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ signal out_P, out_B, out_sum, out_A : std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ signal c_out : std_logic;
+
+begin
+
+ reg_A : entity work.reg(reg_arq)
+ generic map(N => 8)
+ port map(
+ D => op_A,
+ clk => clk,
+ rst => '0',
+ ena => '1',
+ Q => out_A);
+
+ reg_B : entity work.reg(reg_arq)
+ generic map(N => 8)
+ port map(
+ D => in_B,
+ clk => clk,
+ rst => '0',
+ ena => '1',
+ Q => out_B);
+
+ reg_P : entity work.reg(reg_arq)
+ generic map(N => 8)
+ port map(
+ D => in_P,
+ clk => clk,
+ rst => load,
+ ena => '1',
+ Q => out_P);
+
+ adder_A : entity work.adder(adder_arq)
+ generic map(N => 8)
+ port map(
+ op_A => out_P,
+ op_B => aux,
+ c_in => '0',
+ res => out_sum,
+ c_out => c_out);
+
+ in_P <= c_out & out_sum(N-1 downto 1);
+
+ in_B <= op_B when load = '1' else out_sum(0) & out_B(N-1 downto 1);
+
+ aux <= out_A when out_B(0) = '1' else (others => '0');
+
+ res <= out_P & out_B;
+
+end architecture;
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/multiplier_tb.vcd b/vhdl/dev/multiplier/multiplier_tb.vcd
@@ -0,0 +1,6137 @@
+$date
+ Thu Apr 16 18:47:22 2026
+$end
+$version
+ GHDL v0
+$end
+$timescale
+ 1 fs
+$end
+$scope module standard $end
+$upscope $end
+$scope module std_logic_1164 $end
+$upscope $end
+$scope module numeric_std $end
+$upscope $end
+$scope module multiplier_tb $end
+$var reg 8 ! a[7:0] $end
+$var reg 8 " b[7:0] $end
+$var reg 1 # load $end
+$var reg 1 $ clk $end
+$var reg 16 % res[15:0] $end
+$scope module dut $end
+$var reg 8 & op_a[7:0] $end
+$var reg 8 ' op_b[7:0] $end
+$var reg 1 ( load $end
+$var reg 1 ) clk $end
+$var reg 16 * res[15:0] $end
+$var reg 8 + in_p[7:0] $end
+$var reg 8 , in_b[7:0] $end
+$var reg 8 - aux[7:0] $end
+$var reg 8 . out_p[7:0] $end
+$var reg 8 / out_b[7:0] $end
+$var reg 8 0 out_sum[7:0] $end
+$var reg 8 1 out_a[7:0] $end
+$var reg 1 2 c_out $end
+$scope module reg_a $end
+$var reg 8 3 d[7:0] $end
+$var reg 1 4 clk $end
+$var reg 1 5 rst $end
+$var reg 1 6 ena $end
+$var reg 8 7 q[7:0] $end
+$upscope $end
+$scope module reg_b $end
+$var reg 8 8 d[7:0] $end
+$var reg 1 9 clk $end
+$var reg 1 : rst $end
+$var reg 1 ; ena $end
+$var reg 8 < q[7:0] $end
+$upscope $end
+$scope module reg_p $end
+$var reg 8 = d[7:0] $end
+$var reg 1 > clk $end
+$var reg 1 ? rst $end
+$var reg 1 @ ena $end
+$var reg 8 A q[7:0] $end
+$upscope $end
+$scope module adder_a $end
+$var reg 8 B op_a[7:0] $end
+$var reg 8 C op_b[7:0] $end
+$var reg 1 D c_in $end
+$var reg 8 E res[7:0] $end
+$var reg 1 F c_out $end
+$var reg 10 G res_aux[9:0] $end
+$upscope $end
+$upscope $end
+$upscope $end
+$enddefinitions $end
+#0
+b00000001 !
+b00000001 "
+1#
+0$
+bUUUUUUUUUUUUUUUU %
+b00000001 &
+b00000001 '
+1(
+0)
+bUUUUUUUUUUUUUUUU *
+bXXXXXXXX +
+b00000001 ,
+b00000000 -
+bUUUUUUUU .
+bUUUUUUUU /
+bXXXXXXXX 0
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+X2
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+09
+0:
+1;
+bUUUUUUUU <
+bXXXXXXXX =
+0>
+1?
+1@
+bUUUUUUUU A
+bUUUUUUUU B
+b00000000 C
+0D
+bXXXXXXXX E
+XF
+bXXXXXXXXXX G
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+1$
+b0000000000000001 %
+1)
+b0000000000000001 *
+b00000000 +
+b00000001 -
+b00000000 .
+b00000001 /
+b00000001 0
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+1$
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+0$
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+1$
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+0$
+0)
+04
+09
+0>
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/multiplier_tb.vhd b/vhdl/dev/multiplier/multiplier_tb.vhd
@@ -0,0 +1,32 @@
+library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+
+entity multiplier_tb is
+end entity;
+
+architecture multiplier_tb_arq of multiplier_tb is
+
+ constant N : integer := 8;
+
+ signal A : std_logic_vector(N - 1 downto 0) := x"01";
+ signal B : std_logic_vector(N - 1 downto 0) := x"01";
+ signal load : std_logic := '1';
+ signal clk : std_logic := '0';
+ signal res : std_logic_vector(2*N-1 downto 0);
+
+begin
+
+ DUT : entity work.multiplier(multiplier_arq)
+ generic map(N => N)
+ port map(
+ op_A => A,
+ op_B => B,
+ load => load,
+ clk => clk,
+ res => res);
+
+ clk <= not clk after 1 us;
+ A <= x"20" after 100 us;
+
+end architecture;
diff --git a/vhdl/dev/multiplier/reg.vhd b/vhdl/dev/multiplier/reg.vhd
@@ -0,0 +1,35 @@
+library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+
+entity reg is
+ generic(N: integer:= 4);
+ port(
+ -- inputs
+ D : in std_logic_vector(N-1 downto 0);
+ clk : in std_logic;
+ rst : in std_logic;
+ ena : in std_logic;
+
+ -- outputs
+ Q : out std_logic_vector(N-1 downto 0)
+ );
+end;
+
+architecture reg_arq of reg is
+begin
+
+ process(clk, rst)
+ begin
+
+ if rising_edge(clk) then
+ if rst = '1' then
+ Q <= (others => '0');
+ elsif ena = '1' then
+ Q <= D;
+ end if;
+ end if;
+
+ end process;
+
+end architecture;
