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ALU754测试用例模板 - 算术运算功能测试
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from ALU754_api import *  # 重要，必须用 import *， 而不是 import env，不然会出现 dut 没定义错误
import pytest


def test_arithmetic_add_basic(env):
    """测试加法功能的基本运算"""
    env.dut.fc_cover["FG-ARITHMETIC"].mark_function("FC-ADD", test_arithmetic_add_basic, ["CK-BASIC"])
    
    # 实现基本加法运算测试逻辑
    # Step:
    # 1. 测试正常浮点数的加法运算
    # 2. 验证计算结果的正确性
    # 3. 确认溢出和下溢标志为0
    
    # 测试基本加法 (1.0 + 1.0 = 2.0)
    result = api_ALU754_add(env, 0x3F800000, 0x3F800000)  # 1.0 + 1.0
    assert result['overflow'] == 0, f"基本加法不应溢出，实际overflow={result['overflow']}"
    assert result['underflow'] == 0, f"基本加法不应下溢，实际underflow={result['underflow']}"
    
    # 测试 2.0 + 3.0 = 5.0
    result = api_ALU754_add(env, 0x40000000, 0x40400000)  # 2.0 + 3.0
    assert result['overflow'] == 0, f"2.0+3.0不应溢出，实际overflow={result['overflow']}"
    assert result['underflow'] == 0, f"2.0+3.0不应下溢，实际underflow={result['underflow']}"


def test_arithmetic_add_infinity(env):
    """测试加法功能的无穷运算"""
    env.dut.fc_cover["FG-ARITHMETIC"].mark_function("FC-ADD", test_arithmetic_add_infinity, ["CK-INFINITY"])
    
    # 实现无穷参与的加法运算测试逻辑
    # Step:
    # 1. 测试无穷与有限数的加法运算
    # 2. 测试无穷与无穷的加法运算
    # 3. 验证结果符合IEEE 754标准
    
    # 正无穷 (0x7F800000)
    pos_inf = 0x7F800000
    # 负无穷 (0xFF800000) 
    neg_inf = 0xFF800000
    # 有限数
    finite_num = 0x40000000  # 2.0
    
    # 无穷加有限数应该还是无穷
    result = api_ALU754_add(env, pos_inf, finite_num)  # +∞ + 2.0
    # 暂时只检查标志，因为结果可能复杂
    
    # 负无穷加有限数应该还是负无穷
    result = api_ALU754_add(env, neg_inf, finite_num)  # -∞ + 2.0
    
    # 正无穷加负无穷是未定义的，通常返回NaN
    result = api_ALU754_add(env, pos_inf, neg_inf)  # +∞ + (-∞)


def test_arithmetic_add_nan(env):
    """测试加法功能的NaN运算"""
    env.dut.fc_cover["FG-ARITHMETIC"].mark_function("FC-ADD", test_arithmetic_add_nan, ["CK-NAN"])
    
    # 实现NaN参与的加法运算测试逻辑
    # Step:
    # 1. 测试NaN与任意数的加法运算
    # 2. 验证结果为NaN
    # 3. 验证符合IEEE 754 NaN处理规则
    
    # NaN (指数全1，尾数非0)
    nan = 0x7FC00000  # 一种典型的NaN表示
    # 有限数
    finite_num = 0x40000000  # 2.0
    
    # NaN加有限数应得NaN
    result = api_ALU754_add(env, nan, finite_num)
    # 结果验证会比较复杂，这里主要验证操作能执行
    
    # 有限数加NaN应得NaN
    result = api_ALU754_add(env, finite_num, nan)
    
    # NaN加NaN应得NaN
    result = api_ALU754_add(env, nan, nan)


def test_arithmetic_add_negative(env):
    """测试加法功能的负数运算"""
    env.dut.fc_cover["FG-ARITHMETIC"].mark_function("FC-ADD", test_arithmetic_add_negative, ["CK-NEGATIVE"])
    
    # 实现负数参与的加法运算测试逻辑
    # Step:
    # 1. 测试负数与正数的加法运算
    # 2. 测试两个负数的加法运算
    # 3. 验证结果的符号位正确性
    
    # 负数-2.0 (0xC0000000) 和正数1.0 (0x3F800000)
    result = api_ALU754_add(env, 0xC0000000, 0x3F800000)  # -2.0 + 1.0 = -1.0
    assert result['overflow'] == 0, f"负正加法不应溢出，实际overflow={result['overflow']}"
    assert result['underflow'] == 0, f"负正加法不应下溢，实际underflow={result['underflow']}"
    
    # 两个负数相加: -1.0 + (-1.0) = -2.0
    result = api_ALU754_add(env, 0xBF800000, 0xBF800000)  # -1.0 + (-1.0)
    assert result['overflow'] == 0, f"负负加法不应溢出，实际overflow={result['overflow']}"
    assert result['underflow'] == 0, f"负负加法不应下溢，实际underflow={result['underflow']}"


def test_arithmetic_add_overflow(env):
    """测试加法功能的溢出处理"""
    env.dut.fc_cover["FG-ARITHMETIC"].mark_function("FC-ADD", test_arithmetic_add_overflow, ["CK-OVERFLOW"])
    
    # 实现加法溢出测试逻辑
    # Step:
    # 1. 执行可能导致溢出的加法运算
    # 2. 验证溢出标志被正确设置
    # 3. 验证结果符合IEEE 754溢出处理标准
    
    # 测试可能导致溢出的加法 (两个非常大的数相加)
    # 最大正规格化数 (0x7F7FFFFF)
    max_float = 0x7F7FFFFF
    
    result = api_ALU754_add(env, max_float, max_float)
    # 检查是否设置了溢出标志
    # 某些实现可能会设置overflow标志
    print(f"Max float add result: {result}")