32位浮点型减法verilog

### 实现32位IEEE754浮点数减法

#### 浮点数表示
在IEEE754标准下，单精度（32位）浮点数由三部分组成：1位符号位S、8位指数E以及23位尾数M。这种结构允许计算机高效地存储和操作实数。

#### 减法规则概述
对于两个遵循IEEE754格式的浮点数A与B执行减法运算时，基本流程如下：

- 首先比较两者的指数大小并调整较小的那个直到两者具有相同的指数；
- 接着对齐后的尾数做相应的加/减处理得到新的尾数C；
- 如果必要的话还需要重新规范化结果以确保其满足IEEE754的要求；最后根据具体情况决定是否需要舍入[^1]。

#### Verilog代码实现
下面给出一段用于完成上述过程的具体Verilog描述：

module float_sub(
    input wire [31:0] a, b,
    output reg [31:0] result);

// Extract sign bit from inputs and determine final sign of the operation.
wire sa = a[31];
wire sb = b[31];
reg sres;

assign sres = (a == b)? 0 : ((abs(a) > abs(b))? sa : ~sb); 

// Function to get absolute value without considering signs.
function integer abs;
input [31:0] val;
begin
    if(val[31])
        abs = -val; // Two's complement negation for negative numbers
    else
        abs = val;
end
endfunction

// Calculate exponent difference between two operands after alignment.
integer exp_diff;
always @(*) begin
    exp_diff = a[30:23]-b[30:23]; 
end

// Align mantissas based on calculated exponent differences.
wire signed [29:0] ma_extd={1'b1,a[22:0]};
wire signed [29:0] mb_extd={1'b1,b[22:0]};
reg signed [29:0] aligned_mantissa_b;

always @(posedge clk or posedge rst_n) begin
    if(rst_n)
        case(exp_diff)
            0:aligned_mantissa_b<=mb_extd;
            default:aligned_mantissa_b<=mb_extd>>exp_diff;
        endcase
end

// Perform subtraction using aligned values.
wire signed [29:0] diff=ma_extd-aligned_mantissa_b;

// Normalize resulting mantissa & adjust exponent accordingly.
integer norm_shift_amt;
initial norm_shift_amt=0;
always @(*) begin
    while(diff<0 || (&diff==0)) begin
        diff<<=1;
        norm_shift_amt+=1;
    end
end

// Assemble normalized floating point number as per IEEE754 standard.
always @(posedge clk or posedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
        result[31]<=sres;
        result[30:23]<=(a[30:23]>>(norm_shift_amt));
        result[22:0]<=diff[22:0];
    end
end
endmodule

这段程序展示了如何通过硬件描述语言来构建一个简单的模块来进行两个32位浮点数之间的减法计算。需要注意的是这只是一个简化版本，在实际应用中可能还需考虑更多细节比如异常情况下的行为等。