Change implicit conversions from bool to Sig* to explicit.
[yosys.git] / kernel / calc.cc
index f4623a65b3c7cae4fbfa1022648aa212c3eccb0f..1e6410f7dbf0e90de971b99523f363da04c740bc 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 /*
  *  yosys -- Yosys Open SYnthesis Suite
  *
- *  Copyright (C) 2012  Clifford Wolf <clifford@clifford.at>
- *  
+ *  Copyright (C) 2012  Claire Xenia Wolf <claire@yosyshq.com>
+ *
  *  Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
  *  purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
  *  copyright notice and this permission notice appear in all copies.
- *  
+ *
  *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
  *  WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
  *  MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
  *
  */
 
-#include "kernel/rtlil.h"
+// [[CITE]] Power-Modulus Algorithm
+// Schneier, Bruce (1996). Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C,
+// Second Edition (2nd ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-11709-4, page 244
+
+#include "kernel/yosys.h"
 #include "libs/bigint/BigIntegerLibrary.hh"
-#include <assert.h>
+
+YOSYS_NAMESPACE_BEGIN
+
+static void extend_u0(RTLIL::Const &arg, int width, bool is_signed)
+{
+       RTLIL::State padding = RTLIL::State::S0;
+
+       if (arg.bits.size() > 0 && is_signed)
+               padding = arg.bits.back();
+
+       while (int(arg.bits.size()) < width)
+               arg.bits.push_back(padding);
+
+       arg.bits.resize(width);
+}
 
 static BigInteger const2big(const RTLIL::Const &val, bool as_signed, int &undef_bit_pos)
 {
-       BigInteger result = 0, this_bit = 1;
-       for (size_t i = 0; i < val.bits.size(); i++) {
-               if (val.bits[i] == RTLIL::State::S1) {
-                       if (as_signed && i+1 == val.bits.size())
-                               result -= this_bit;
-                       else
-                               result += this_bit;
-               }
-               else if (val.bits[i] != RTLIL::State::S0) {
-                       if (undef_bit_pos < 0)
-                               undef_bit_pos = i;
-               }
-               this_bit *= 2;
+       BigUnsigned mag;
+
+       BigInteger::Sign sign = BigInteger::positive;
+       State inv_sign_bit = RTLIL::State::S1;
+       size_t num_bits = val.bits.size();
+
+       if (as_signed && num_bits && val.bits[num_bits-1] == RTLIL::State::S1) {
+               inv_sign_bit = RTLIL::State::S0;
+               sign = BigInteger::negative;
+               num_bits--;
        }
-       return result;
+
+       for (size_t i = 0; i < num_bits; i++)
+               if (val.bits[i] == RTLIL::State::S0 || val.bits[i] == RTLIL::State::S1)
+                       mag.setBit(i, val.bits[i] == inv_sign_bit);
+               else if (undef_bit_pos < 0)
+                       undef_bit_pos = i;
+
+       if (sign == BigInteger::negative)
+               mag += 1;
+
+       return BigInteger(mag, sign);
 }
 
 static RTLIL::Const big2const(const BigInteger &val, int result_len, int undef_bit_pos)
 {
+       if (undef_bit_pos >= 0)
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+
        BigUnsigned mag = val.getMagnitude();
        RTLIL::Const result(0, result_len);
 
@@ -60,9 +88,11 @@ static RTLIL::Const big2const(const BigInteger &val, int result_len, int undef_b
                }
        }
 
+#if 0
        if (undef_bit_pos >= 0)
                for (int i = undef_bit_pos; i < result_len; i++)
                        result.bits[i] = RTLIL::State::Sx;
+#endif
 
        return result;
 }
@@ -105,8 +135,7 @@ RTLIL::Const RTLIL::const_not(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, boo
                result_len = arg1.bits.size();
 
        RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
-       while (int(arg1_ext.bits.size()) < result_len)
-               arg1_ext.bits.push_back(signed1 && arg1_ext.bits.size() ? arg1_ext.bits.back() : RTLIL::State::S0);
+       extend_u0(arg1_ext, result_len, signed1);
 
        RTLIL::Const result(RTLIL::State::Sx, result_len);
        for (size_t i = 0; i < size_t(result_len); i++) {
@@ -125,13 +154,10 @@ static RTLIL::Const logic_wrapper(RTLIL::State(*logic_func)(RTLIL::State, RTLIL:
                RTLIL::Const arg1, RTLIL::Const arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len = -1)
 {
        if (result_len < 0)
-               result_len = std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size());
-
-       while (int(arg1.bits.size()) < result_len)
-               arg1.bits.push_back(signed1 && arg1.bits.size() ? arg1.bits.back() : RTLIL::State::S0);
+               result_len = max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size());
 
-       while (int(arg2.bits.size()) < result_len)
-               arg2.bits.push_back(signed2 && arg2.bits.size() ? arg2.bits.back() : RTLIL::State::S0);
+       extend_u0(arg1, result_len, signed1);
+       extend_u0(arg2, result_len, signed2);
 
        RTLIL::Const result(RTLIL::State::Sx, result_len);
        for (size_t i = 0; i < size_t(result_len); i++) {
@@ -163,92 +189,101 @@ RTLIL::Const RTLIL::const_xnor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg
        return logic_wrapper(logic_xnor, arg1, arg2, signed1, signed2, result_len);
 }
 
-static RTLIL::Const logic_reduce_wrapper(RTLIL::State initial, RTLIL::State(*logic_func)(RTLIL::State, RTLIL::State), const RTLIL::Const &arg1)
+static RTLIL::Const logic_reduce_wrapper(RTLIL::State initial, RTLIL::State(*logic_func)(RTLIL::State, RTLIL::State), const RTLIL::Const &arg1, int result_len)
 {
        RTLIL::State temp = initial;
 
        for (size_t i = 0; i < arg1.bits.size(); i++)
                temp = logic_func(temp, arg1.bits[i]);
 
-       return RTLIL::Const(temp);
+       RTLIL::Const result(temp);
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_and(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_and(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int result_len)
 {
-       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S1, logic_and, arg1);
+       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S1, logic_and, arg1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_or(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_or(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int result_len)
 {
-       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_or, arg1);
+       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_or, arg1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_xor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_xor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int result_len)
 {
-       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_xor, arg1);
+       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_xor, arg1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_xnor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_xnor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int result_len)
 {
-       RTLIL::Const not_y = logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_xor, arg1);
-       if (not_y.bits.front() == RTLIL::State::S0) return RTLIL::State::S1;
-       if (not_y.bits.front() == RTLIL::State::S1) return RTLIL::State::S0;
-       return RTLIL::State::Sx;
+       RTLIL::Const buffer = logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_xor, arg1, result_len);
+       if (!buffer.bits.empty()) {
+               if (buffer.bits.front() == RTLIL::State::S0)
+                       buffer.bits.front() = RTLIL::State::S1;
+               else if (buffer.bits.front() == RTLIL::State::S1)
+                       buffer.bits.front() = RTLIL::State::S0;
+       }
+       return buffer;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_bool(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_reduce_bool(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool, bool, int result_len)
 {
-       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_or, arg1);
+       return logic_reduce_wrapper(RTLIL::State::S0, logic_or, arg1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_logic_not(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool signed1, bool, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_logic_not(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool signed1, bool, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos_a = -1;
        BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos_a);
+       RTLIL::Const result(a.isZero() ? undef_bit_pos_a >= 0 ? RTLIL::State::Sx : RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
 
-       if (a.isZero()) {
-               if (undef_bit_pos_a >= 0)
-                       return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx);
-               return RTLIL::Const(RTLIL::State::S1);
-       }
-
-       return RTLIL::Const(RTLIL::State::S0);
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_logic_and(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_logic_and(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos_a = -1, undef_bit_pos_b = -1;
        BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos_a);
        BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos_b);
 
-       if (a.isZero() || b.isZero()) {
-               if (undef_bit_pos_a >= 0 && undef_bit_pos_b >= 0)
-                       return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx);
-               return RTLIL::Const(RTLIL::State::S0);
-       }
+       RTLIL::State bit_a = a.isZero() ? undef_bit_pos_a >= 0 ? RTLIL::State::Sx : RTLIL::State::S0 : RTLIL::State::S1;
+       RTLIL::State bit_b = b.isZero() ? undef_bit_pos_b >= 0 ? RTLIL::State::Sx : RTLIL::State::S0 : RTLIL::State::S1;
+       RTLIL::Const result(logic_and(bit_a, bit_b));
 
-       return RTLIL::Const(RTLIL::State::S1);
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_logic_or(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_logic_or(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos_a = -1, undef_bit_pos_b = -1;
        BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos_a);
        BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos_b);
 
-       if (a.isZero() && b.isZero()) {
-               if (undef_bit_pos_a >= 0 || undef_bit_pos_b >= 0)
-                       return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx);
-               return RTLIL::Const(RTLIL::State::S0);
-       }
+       RTLIL::State bit_a = a.isZero() ? undef_bit_pos_a >= 0 ? RTLIL::State::Sx : RTLIL::State::S0 : RTLIL::State::S1;
+       RTLIL::State bit_b = b.isZero() ? undef_bit_pos_b >= 0 ? RTLIL::State::Sx : RTLIL::State::S0 : RTLIL::State::S1;
+       RTLIL::Const result(logic_or(bit_a, bit_b));
 
-       return RTLIL::Const(RTLIL::State::S1);
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-static RTLIL::Const const_shift(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool sign_ext, int direction, int result_len)
+// Shift `arg1` by `arg2` bits.
+// If `direction` is +1, `arg1` is shifted right by `arg2` bits; if `direction` is -1, `arg1` is shifted left by `arg2` bits.
+// If `signed2` is true, `arg2` is interpreted as a signed integer; a negative `arg2` will cause a shift in the opposite direction.
+// Any required bits outside the bounds of `arg1` are padded with `vacant_bits` unless `sign_ext` is true, in which case any bits outside the left
+// bounds are filled with the leftmost bit of `arg1` (arithmetic shift).
+static RTLIL::Const const_shift_worker(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool sign_ext, bool signed2, int direction, int result_len, RTLIL::State vacant_bits = RTLIL::State::S0)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
-       BigInteger offset = const2big(arg2, false, undef_bit_pos) * direction;
+       BigInteger offset = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos) * direction;
 
        if (result_len < 0)
                result_len = arg1.bits.size();
@@ -260,9 +295,9 @@ static RTLIL::Const const_shift(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &ar
        for (int i = 0; i < result_len; i++) {
                BigInteger pos = BigInteger(i) + offset;
                if (pos < 0)
-                       result.bits[i] = RTLIL::State::S0;
-               else if (pos >= arg1.bits.size())
-                       result.bits[i] = sign_ext ? arg1.bits.back() : RTLIL::State::S0;
+                       result.bits[i] = vacant_bits;
+               else if (pos >= BigInteger(int(arg1.bits.size())))
+                       result.bits[i] = sign_ext ? arg1.bits.back() : vacant_bits;
                else
                        result.bits[i] = arg1.bits[pos.toInt()];
        }
@@ -273,104 +308,238 @@ static RTLIL::Const const_shift(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &ar
 RTLIL::Const RTLIL::const_shl(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool, int result_len)
 {
        RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
-       while (int(arg1_ext.bits.size()) < result_len)
-               arg1_ext.bits.push_back(signed1 && arg1_ext.bits.size() ? arg1_ext.bits.back() : RTLIL::State::S0);
-       return const_shift(arg1_ext, arg2, false, -1, result_len);
+       extend_u0(arg1_ext, result_len, signed1);
+       return const_shift_worker(arg1_ext, arg2, false, false, -1, result_len);
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_shr(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool, int result_len)
 {
        RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
-       while (int(arg1_ext.bits.size()) < result_len)
-               arg1_ext.bits.push_back(signed1 && arg1_ext.bits.size() ? arg1_ext.bits.back() : RTLIL::State::S0);
-       return const_shift(arg1_ext, arg2, false, +1, result_len);
+       extend_u0(arg1_ext, max(result_len, GetSize(arg1)), signed1);
+       return const_shift_worker(arg1_ext, arg2, false, false, +1, result_len);
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_sshl(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool, int result_len)
+{
+       return const_shift_worker(arg1, arg2, signed1, false, -1, result_len);
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_sshr(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool, int result_len)
+{
+       return const_shift_worker(arg1, arg2, signed1, false, +1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_sshl(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool, bool, int result_len)
+RTLIL::Const RTLIL::const_shift(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
-       return const_shift(arg1, arg2, true, -1, result_len);
+       RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
+       extend_u0(arg1_ext, max(result_len, GetSize(arg1)), signed1);
+       return const_shift_worker(arg1_ext, arg2, false, signed2, +1, result_len);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_sshr(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool, bool, int result_len)
+RTLIL::Const RTLIL::const_shiftx(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool, bool signed2, int result_len)
 {
-       return const_shift(arg1, arg2, true, +1, result_len);
+       return const_shift_worker(arg1, arg2, false, signed2, +1, result_len, RTLIL::State::Sx);
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_lt(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_lt(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) < const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const result(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_le(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_le(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) <= const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const result(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_eq(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_eq(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
-       int undef_bit_pos = -1;
-       bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) == const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
+       RTLIL::Const arg2_ext = arg2;
+       RTLIL::Const result(RTLIL::State::S0, result_len);
+
+       int width = max(arg1_ext.bits.size(), arg2_ext.bits.size());
+       extend_u0(arg1_ext, width, signed1 && signed2);
+       extend_u0(arg2_ext, width, signed1 && signed2);
+
+       RTLIL::State matched_status = RTLIL::State::S1;
+       for (size_t i = 0; i < arg1_ext.bits.size(); i++) {
+               if (arg1_ext.bits.at(i) == RTLIL::State::S0 && arg2_ext.bits.at(i) == RTLIL::State::S1)
+                       return result;
+               if (arg1_ext.bits.at(i) == RTLIL::State::S1 && arg2_ext.bits.at(i) == RTLIL::State::S0)
+                       return result;
+               if (arg1_ext.bits.at(i) > RTLIL::State::S1 || arg2_ext.bits.at(i) > RTLIL::State::S1)
+                       matched_status = RTLIL::State::Sx;
+       }
+
+       result.bits.front() = matched_status;
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_ne(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_ne(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
-       int undef_bit_pos = -1;
-       bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) != const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const result = RTLIL::const_eq(arg1, arg2, signed1, signed2, result_len);
+       if (result.bits.front() == RTLIL::State::S0)
+               result.bits.front() = RTLIL::State::S1;
+       else if (result.bits.front() == RTLIL::State::S1)
+               result.bits.front() = RTLIL::State::S0;
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_ge(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_eqx(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
+{
+       RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
+       RTLIL::Const arg2_ext = arg2;
+       RTLIL::Const result(RTLIL::State::S0, result_len);
+
+       int width = max(arg1_ext.bits.size(), arg2_ext.bits.size());
+       extend_u0(arg1_ext, width, signed1 && signed2);
+       extend_u0(arg2_ext, width, signed1 && signed2);
+
+       for (size_t i = 0; i < arg1_ext.bits.size(); i++) {
+               if (arg1_ext.bits.at(i) != arg2_ext.bits.at(i))
+                       return result;
+       }
+
+       result.bits.front() = RTLIL::State::S1;
+       return result;
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_nex(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
+{
+       RTLIL::Const result = RTLIL::const_eqx(arg1, arg2, signed1, signed2, result_len);
+       if (result.bits.front() == RTLIL::State::S0)
+               result.bits.front() = RTLIL::State::S1;
+       else if (result.bits.front() == RTLIL::State::S1)
+               result.bits.front() = RTLIL::State::S0;
+       return result;
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_ge(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) >= const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const result(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
-RTLIL::Const RTLIL::const_gt(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int)
+RTLIL::Const RTLIL::const_gt(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        bool y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) > const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return RTLIL::Const(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+       RTLIL::Const result(undef_bit_pos >= 0 ? RTLIL::State::Sx : y ? RTLIL::State::S1 : RTLIL::State::S0);
+
+       while (int(result.bits.size()) < result_len)
+               result.bits.push_back(RTLIL::State::S0);
+       return result;
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_add(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        BigInteger y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) + const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), undef_bit_pos);
+       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), undef_bit_pos);
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_sub(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        BigInteger y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) - const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), undef_bit_pos);
+       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), undef_bit_pos);
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_mul(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
        BigInteger y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) * const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), std::min(undef_bit_pos, 0));
+       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
 }
 
+// truncating division
 RTLIL::Const RTLIL::const_div(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
-       BigInteger y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) / const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), std::min(undef_bit_pos, 0));
+       BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos);
+       BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
+       if (b.isZero())
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+       bool result_neg = (a.getSign() == BigInteger::negative) != (b.getSign() == BigInteger::negative);
+       a = a.getSign() == BigInteger::negative ? -a : a;
+       b = b.getSign() == BigInteger::negative ? -b : b;
+       return big2const(result_neg ? -(a / b) : (a / b), result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
 }
 
+// truncating modulo
 RTLIL::Const RTLIL::const_mod(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
 {
        int undef_bit_pos = -1;
-       BigInteger y = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos) % const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), std::min(undef_bit_pos, 0));
+       BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos);
+       BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
+       if (b.isZero())
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+       bool result_neg = a.getSign() == BigInteger::negative;
+       a = a.getSign() == BigInteger::negative ? -a : a;
+       b = b.getSign() == BigInteger::negative ? -b : b;
+       return big2const(result_neg ? -(a % b) : (a % b), result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_divfloor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
+{
+       int undef_bit_pos = -1;
+       BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos);
+       BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
+       if (b.isZero())
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+
+       bool result_pos = (a.getSign() == BigInteger::negative) == (b.getSign() == BigInteger::negative);
+       a = a.getSign() == BigInteger::negative ? -a : a;
+       b = b.getSign() == BigInteger::negative ? -b : b;
+       BigInteger result;
+
+       if (result_pos || a == 0) {
+               result = a / b;
+       } else {
+               // bigint division with negative numbers is wonky, make sure we only negate at the very end
+               result = -((a + b - 1) / b);
+       }
+       return big2const(result, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
+}
+
+RTLIL::Const RTLIL::const_modfloor(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
+{
+       int undef_bit_pos = -1;
+       BigInteger a = const2big(arg1, signed1, undef_bit_pos);
+       BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
+       if (b.isZero())
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+
+       BigInteger::Sign a_sign = a.getSign();
+       BigInteger::Sign b_sign = b.getSign();
+       a = a_sign == BigInteger::negative ? -a : a;
+       b = b_sign == BigInteger::negative ? -b : b;
+       BigInteger truncated = a_sign == BigInteger::negative ? -(a % b) : (a % b);
+       BigInteger modulo;
+
+       if (truncated == 0 || (a_sign == b_sign)) {
+               modulo = truncated;
+       } else {
+               modulo = b_sign == BigInteger::negative ? truncated - b : truncated + b;
+       }
+       return big2const(modulo, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_pow(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len)
@@ -381,39 +550,64 @@ RTLIL::Const RTLIL::const_pow(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2
        BigInteger b = const2big(arg2, signed2, undef_bit_pos);
        BigInteger y = 1;
 
-       if (b < 0 || a == 0) {
-               y = 0;
-       } else { 
+       if (a == 0 && b < 0)
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::Sx, result_len);
+
+       if (a == 0 && b > 0)
+               return RTLIL::Const(RTLIL::State::S0, result_len);
+
+       if (b < 0)
+       {
+               if (a < -1 || a > 1)
+                       y = 0;
+               if (a == -1)
+                       y = (-b % 2) == 0 ? 1 : -1;
+       }
+
+       if (b > 0)
+       {
+               // Power-modulo with 2^result_len as modulus
+               BigInteger modulus = 1;
+               int modulus_bits = (result_len >= 0 ? result_len : 1024);
+               for (int i = 0; i < modulus_bits; i++)
+                       modulus *= 2;
+
+               bool flip_result_sign = false;
+               if (a < 0) {
+                       a *= -1;
+                       if (b % 2 == 1)
+                               flip_result_sign = true;
+               }
+
                while (b > 0) {
-                       y = y * a;
-                       if (y.getLength() > 0x10000) {
-                               undef_bit_pos = 0;
-                               break;
-                       }
-                       b--;
+                       if (b % 2 == 1)
+                               y = (y * a) % modulus;
+                       b = b / 2;
+                       a = (a * a) % modulus;
                }
+
+               if (flip_result_sign)
+                       y *= -1;
        }
 
-       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : std::max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), std::min(undef_bit_pos, 0));
+       return big2const(y, result_len >= 0 ? result_len : max(arg1.bits.size(), arg2.bits.size()), min(undef_bit_pos, 0));
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_pos(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool signed1, bool, int result_len)
 {
        RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
-       while (int(arg1_ext.bits.size()) < result_len)
-               arg1_ext.bits.push_back(signed1 && arg1_ext.bits.size() ? arg1_ext.bits.back() : RTLIL::State::S0);
+       extend_u0(arg1_ext, result_len, signed1);
 
-       RTLIL::Const zero(RTLIL::State::S0, 1);
-       return RTLIL::const_add(zero, arg1_ext, false, signed1, result_len);
+       return arg1_ext;
 }
 
 RTLIL::Const RTLIL::const_neg(const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const&, bool signed1, bool, int result_len)
 {
        RTLIL::Const arg1_ext = arg1;
-       while (int(arg1_ext.bits.size()) < result_len)
-               arg1_ext.bits.push_back(signed1 && arg1_ext.bits.size() ? arg1_ext.bits.back() : RTLIL::State::S0);
-
        RTLIL::Const zero(RTLIL::State::S0, 1);
-       return RTLIL::const_sub(zero, arg1_ext, false, signed1, result_len);
+
+       return RTLIL::const_sub(zero, arg1_ext, true, signed1, result_len);
 }
 
+YOSYS_NAMESPACE_END
+