32 位元乘加累加器

請設計一個名為 pe 的 32 位元乘加累加器（Multiply-Accumulate，MAC）。

模組內部包含一個 32 位元累加暫存器 c。在每一個時脈上升沿，模組計算輸入 a 與 b 的乘積，並將乘積加到目前的累加結果中：

c = c + a × b

當 Reset 訊號 rst 為 1 時，累加結果 c 必須立即清除為 0。

模組名稱

pe

輸入埠

輸出埠

功能說明

Reset

當：

rst = 1

時，無須等待時脈上升沿，輸出暫存器立即清除：

c = 32'h00000000

乘加運算

當：

rst = 0

時，在每一個 clk 上升沿執行：

c ← c + a × b

例如，Reset 後依序輸入：

計算過程為：

0 + 1 × 1 = 1
1 + 2 × 2 = 5
5 + 3 × 3 = 14

因此最後結果為：

c = 32'h0000000e

資料寬度

兩個 32 位元數相乘，完整乘積最多需要 64 位元：

wire [63:0] product;

但輸出累加器 c 只有 32 位元，因此本題保留乘積與累加結果的低 32 位元。

當結果超過 32 位元可表示的範圍時，高位元會被捨棄，運算結果相當於模 (2^{32}) 運算。

設計要求

1. 模組名稱必須為 pe。
2. a 與 b 都是 32 位元輸入。
3. c 為 32 位元累加暫存器。
4. Reset 為高電位有效的非同步 Reset。
5. rst = 1 時，c 必須立即清除為 0。
6. rst = 0 時，每個時脈上升沿執行一次乘加運算。
7. 沒有運算使能訊號，因此每一個有效時脈週期都會累加。
8. 時序邏輯必須使用 nonblocking assignment。

程式模板

module pe (
    input             clk,
    input             rst,
    input      [31:0] a,
    input      [31:0] b,
    output reg [31:0] c
);

    // Write your code here

endmodule