[VHDL]为什么求和循环中需要一个辅助变量

Question

我编写了一个对浮点数组的内容求和的过程。该数组的长度为 6，并且有 6 次相同的值，即 0.5。所以数组的和是3.0。

流程是这样的：

signal array_sum  : float32 := to_float(0.0);
begin
....

sum_proc:process(clk)
begin
    if(rising_edge(clk)) then
        for i in 0 to size_array - 1 loop
             array_sum <= array_sum + array_float(i);
        end loop;
    result <= array_sum;
    end if;
end process;

结果是 1.5..

但是，如果我使用辅助值，它会起作用，结果是 3.0：

sum_proc:process(clk)
    variable sum_aux : float32;
begin
    sum_aux := to_float(0.0);
    if(rising_edge(clk)) then
        for i in 0 to size_array - 1 loop
             sum_aux := sum_aux + array_float(i);
        end loop;
    result <= sum_aux;
    end if;
end process;

我似乎无法理解为什么会发生这种情况。谁能解释一下？

另外，sum_aux 初始化为 0.0 需要在 begin 内部完成，否则结果不正确。是不是因为只有begin里面的代码被执行了多次？

Answer 1

以相反的顺序回答这些问题：

sum_aux := to_float(0.0); 行是必需的，因为没有它，变量将保存上次进程运行时设置的值。请记住，您的总和线看起来像sum_aux := sum_aux +，所以如果没有重置，它只会变得越来越大。

您的第一个示例不起作用，因为信号分配仅安排在下一个增量周期中进行，它们实际上并没有在到达时发生。在当前周期中所有进程都运行之后，将发生另一个增量周期。

考虑到这一点，您的“总和”只是在安排将array_sum 的当前 值分配给result 之前，一直安排0.0 + 0.5 的相同添加。我希望以下顺序：

1. 观察到第一个时钟沿。 0.0 + 0.5 评估了 n 次。进程中特定信号的最终分配优先，因此这些结果中的最后一个 (0.5) 被调度。此时array_sum 仍为0.0。
2. 计划为result 分配此值0.0。
3. 进程结束；现在进行预定的信号分配。
4. 观察到下一个时钟沿。 0.5 + 0.5 评估了 n 次。最后一个结果 (1.0) 已安排。此时array_sum 仍为0.5。
5. result 被分配了这个值0.5。
6. 进程结束；现在进行预定的信号分配。

等等。然后，我希望result 在随后的每个时钟沿上继续增加0.5。