Diseño del procesador ModelSim

Parte 1
Parte II
Parte III
Parte iv
Parte v

Esta es la versión completa del artículo anterior, al que se han agregado bancos de pruebas.

Diseñamos Little Man Computer en Verilog.

El artículo sobre LMC fue sobre Habré.

El simulador en línea de esta computadora está aquí .

Escribamos un módulo RAM, que consta de cuatro palabras (ADDR_WIDTH = 2) de cuatro bits (DATA_WIDTH = 4). Los datos se cargan en la RAM desde data_in en adr cuando llega la señal de reloj clk.

module R0 #(parameter ADDR_WIDTH = 2, DATA_WIDTH = 4) ( input clk, //  input [ADDR_WIDTH-1:0] adr, // input [DATA_WIDTH-1:0] data_in, //   output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out //   ); reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; //  mem always @(posedge clk) //    clk mem [adr] <= data_in; //     data_in assign RAM_out = mem[adr]; // RAM_out    endmodule 

En el banco de pruebas, cargue 0001 a 00, 0010 a 01, 0100 a 10, 1000 a 11:

 module tR0; reg clk; reg [1:0] adr; reg [3:0] data_in; wire [3:0] RAM_out; R0 test_R0 (clk, adr, data_in,RAM_out); initial begin clk = 0; adr[0] = 0; adr[1] = 0; data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; #5 data_in[0] = 1; #5 clk = 1; #5 adr[0] = 1; data_in[0] = 0; data_in[1] = 1; clk = 0; #5 clk = 1; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 1; data_in[1] = 0; data_in[2] = 1; clk = 0; #5 clk = 1; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 1; data_in[2] = 0; data_in[3] = 1; clk = 0; #5 clk = 1; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 0; data_in[3] = 0; clk = 0; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 0; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 1; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 1; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 0; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 0; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 1; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 1; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 0; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 0; #5 adr[0] = 0; adr[1] = 1; #5 adr[0] = 1; adr[1] = 1; end endmodule 

Conectamos el contador a la entrada de dirección de RAM. Es necesario conectar un generador de reloj a la entrada del contador.

Aquí hay un ejemplo de un programa que usa el generador interno ALTUFM_OSC. Frecuencia de un generador estándar de 5,5 MHz (MAX II EPM240 CPLD Minimal Development Board).

 module inner_Clock ( output reg LED); ALTUFM_OSC osc( .oscena(1'b1), .osc(clk)); reg signal; reg [24:0] osc_counter; reg [24:0] const_data = 25'b10110111000110110000000; initial begin signal = 1'b0; osc_counter = 25'b0; end //  6 000 000    osc_counter always @(posedge clk) begin osc_counter <= osc_counter+ 1'b1; if(osc_counter == const_data) begin signal <= ~signal; osc_counter <= 25'b0; end LED = signal; // LED  ~1   . end endmodule 

También puede usar un generador externo, como un temporizador 555 CMOS (alimentado por 3.3V). Conectamos el temporizador 555 al contador, conectamos el contador a la entrada de dirección de RAM.

T.O. Cuando llega una señal de reloj al mostrador, iremos a la siguiente celda en la memoria. Conectaremos el botón RAM_button a la entrada del reloj RAM: los datos en la RAM se cargarán cuando se haga clic en este botón.

 module R1 (timer555, RAM_button, data_in, RAM_out, counter); parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; input timer555; input RAM_button; //input [ADDR_WIDTH-1:0] adr; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; output reg [1:0] counter; // Counter always @(posedge timer555) counter <= counter + 1; // RAM wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= data_in; assign RAM_out = mem[adr]; endmodule 

Así es como se ve el circuito en RTL Viewer



En el simulador ModelSim, este esquema no funcionará, ya que el simulador no conoce el valor inicial de los registros del contador [1: 0].
El funcionamiento del circuito se puede verificar descargando directamente el programa al FPGA.

Luego, agregue la función de descarga al contador. Descargue desde data_in [1: 0] haciendo clic en el botón Counter_load

 module R2 (counter, timer555, Counter_load, RAM_button, data_in, RAM_out); parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; output [1:0] counter; input timer555, Counter_load; // input [N-1:0] adr; input RAM_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; // Counter reg [1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge Counter_load) if (Counter_load) counter <= data_in[1:0]; else counter <= counter + 2'b01; // RAM wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= data_in; assign RAM_out = mem[adr]; endmodule 

Así es como se ve la conexión de botones y LED en Pin Planner:



Descargue 0001 en 00, 0010 en 01, 0100 en 10, 1000 en 11

 module tR2; parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; reg timer555, Counter_load, RAM_button; wire [1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; R2 test_R2(counter, timer555, Counter_load, RAM_button, data_in, RAM_out); initial // Clock generator begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; Counter_load = 0; RAM_button = 0; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=1; RAM_button=0; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=1; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=0; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=0; Counter_load=1; RAM_button=0; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=1; Counter_load=0; RAM_button=1; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=0; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=1; Counter_load=1; RAM_button=0; #5 data_in[2]=1; data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=1; #5 data_in[2]=0; data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=0; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=1; Counter_load=1; RAM_button=0; #5 data_in[3]=1; data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=1; #5 data_in[3]=0; data_in[0]=0; data_in[1]=0; Counter_load=0; RAM_button=0; end endmodule 

En un módulo separado, cree un registro de 4 bits (batería).

Los datos se cargan en el registro cuando hace clic en el botón reg_button:

 module register4 ( input [3:0] reg_data, input reg_button, output reg [3:0] q ); always @(posedge reg_button) q <= reg_data; endmodule 

Agregue el acumulador Acc, el multiplexor MUX2 y el sumador al circuito general.
El sumador agrega al número en la batería los números Acc de la memoria.
Las entradas de señal del multiplexor reciben los datos data_in y sum.
El número de MUX2 se carga en la batería Acc presionando el botón Acc_button.
El número de Ass se carga en la RAM cuando se presiona el botón RAM_button.

 module R3 (MUX_switch, Acc_button, Acc, counter, timer555, Counter_load, RAM_button, data_in, RAM_out); parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; input MUX_switch; input Acc_button; output [3:0] Acc; input timer555, Counter_load; output [1:0] counter; // input [N-1:0] adr; input RAM_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; // Counter reg [1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge Counter_load) if (Counter_load) counter <= data_in[1:0]; else counter <= counter + 2'b01; // RAM wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= Acc; assign RAM_out = mem[adr]; // sum wire [3:0] sum; assign sum = Acc + RAM_out; // MUX2 reg [3:0] MUX2; always @* MUX2 = MUX_switch ? sum : data_in; //     Acc_button /* reg Acc_dff; always @(posedge Acc_button or negedge timer555) if (!timer555) Acc_dff <= 1'b0; else Acc_dff <= timer555; */ //Acc register4 Acc_reg( .reg_data(MUX2), //.reg_button(Acc_dff), .reg_button(Acc_button), .q(Acc) ); endmodule 

Para la supresión de la charla programática, puede usar el esquema simple proporcionado en los comentarios

/ * reg Acc_dff;
siempre @ (posedge Acc_button o negedge timer555)
si (! timer555)
Acc_dff <= 1'b0;
otra cosa
Acc_dff <= timer555; * /

También puede leer sobre la supresión de la charla de botones en los comentarios al artículo. Actualizamos AVR manualmente

A continuación, agregaremos los números, por ejemplo, 2 y 3.

1. Cargue números en la RAM
2. Cero el culo
3. Cambie MUX2
4. Descargue el primer número de RAM a Ass
5. Agregue el segundo número de RAM al número en Ass
6. Descargar la cantidad a la RAM

 module tR3; parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; reg MUX_switch; reg Acc_button; wire [3:0] Acc; reg timer555, Counter_load, RAM_button; wire [1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; R3 test_R3(MUX_switch, Acc_button, Acc, counter, timer555, Counter_load, RAM_button, data_in, RAM_out); initial begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; Counter_load = 0; Acc_button = 0; RAM_button = 0; MUX_switch = 0; #5 Counter_load = 1; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=1; Counter_load = 0; #5 Acc_button = 1; #5 RAM_button = 1; #5 data_in[0]=0; data_in[1] = 0; Acc_button = 0; RAM_button = 0; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=1; #15 Acc_button = 1; #5 RAM_button = 1; #5 Acc_button = 0; #5 data_in[0]=0; data_in[1] = 0; RAM_button = 0; #10 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #60 MUX_switch = 1; #10 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #30 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #30 RAM_button = 1; #10 RAM_button = 0; end endmodule 

Agregue al módulo principal un elemento que reste del número en la batería el número registrado en la memoria.

 wire [3:0] subtract; assign subract = Acc - RAM_out ; 

Reemplazamos el multiplexor de dos entradas con el de cuatro entradas

 always @* MUX4 = MUX_switch[1] ? (MUX_switch[0] ? RAM_out : subtract) : (MUX_switch[0] ? sum : data_in); 

Conectamos el dispositivo de salida a la batería (4bit'ny registro), también conectamos 2 banderas a la batería:

1. La bandera "Cero" es un registro. Elemento 4 O NO. La bandera se levanta si el contenido de Ass es cero.

2. La bandera "Número cero o positivo" es un registro. el elemento NO está en el nivel alto de la batería de cuatro dígitos. La bandera se levanta si el contenido de Ass es mayor o igual que cero.

 // "" output Z_flag; assign Z_flag = ~(|Acc); //    // "   " output PZ_flag; assign PZ_flag = ~Acc[3]; 

Agrega tres equipos

1. cargar el contenido de la batería en el dispositivo de salida data_out
2. cargar la dirección en el contador si se levanta la bandera "cero" (JMP si Acc = 0)
3. cargar la dirección en el contador si se levanta la bandera "cero o un número positivo" (JMP si Acc> = 0)

 module R4 (JMP,Z_JMP,PZ_JMP,Z_flag,PZ_flag,Output_button,data_out,MUX_switch,Acc_button,Acc,counter,timer555,RAM_button,data_in,RAM_out); parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; input JMP, Z_JMP, PZ_JMP; output Z_flag, PZ_flag; input Output_button; output [3:0] data_out; input [1:0] MUX_switch; input Acc_button; output [3:0] Acc; input timer555; output [1:0] counter; input RAM_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; // flags wire Z,PZ; assign Z = Z_flag & Z_JMP; assign PZ = PZ_flag & PZ_JMP; // Counter reg [1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge JMP or posedge Z or posedge PZ) if (JMP|Z|PZ) counter <= data_in[1:0]; else counter <= counter + 2'b01; // RAM wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= Acc; assign RAM_out = mem[adr]; // sum wire [3:0] sum; assign sum = Acc + RAM_out; //subtract wire [3:0] subtract; assign subtract = Acc - RAM_out; // MUX4 reg [3:0] MUX4; always @* MUX4 = MUX_switch[1] ? (MUX_switch[0] ? RAM_out : subtract) : (MUX_switch[0] ? sum : data_in); //Acc register4 Acc_reg( .reg_data(MUX4), .reg_button(Acc_button), .q(Acc) ); //data_out register4 Output_reg( .reg_data(Acc), .reg_button(Output_button), .q(data_out) ); assign Z_flag = ~(|Acc); assign PZ_flag = ~Acc[3]; endmodule 

1. Cargue números en la RAM
2. Cero el culo
3. Cambie MUX2
4. Resta el primer número (escrito en RAM) de Ass
5. Resta el segundo número (escrito en RAM) de Ass
6. Descargue la cantidad en RAM y data_out

 module tR4; parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; reg JMP, Z_JMP, PZ_JMP; wire Z_flag, PZ_flag; reg Output_button; wire [3:0] data_out; reg [1:0] MUX_switch; reg Acc_button; wire [3:0] Acc; reg timer555, RAM_button; wire [1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; R4 test_R4 (JMP,Z_JMP,PZ_JMP,Z_flag,PZ_flag,Output_button,data_out,MUX_switch,Acc_button,Acc, counter,timer555,RAM_button,data_in,RAM_out); initial begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; JMP = 0; Z_JMP = 0; PZ_JMP = 0; Acc_button = 0; RAM_button = 0; Output_button = 0; MUX_switch[0] = 0; MUX_switch[1] = 0; #5 JMP = 1; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=1; JMP = 0; #5 Acc_button = 1; #5 RAM_button = 1; #5 data_in[0]=0; data_in[1] = 0; Acc_button = 0; RAM_button = 0; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=1; #15 Acc_button = 1; #5 RAM_button = 1; #5 Acc_button = 0; #5 data_in[0]=0; data_in[1] = 0; RAM_button = 0; #10 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #60 MUX_switch[1] = 1; #10 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #30 Acc_button = 1; #10 Acc_button = 0; #30 RAM_button = 1; Output_button = 1; #10 RAM_button = 0; Output_button = 0; end endmodule 

Compruebe que cuando hay un número positivo en Ass, la transición Z_JMP no ocurre:

 module tR4_jmp; parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 4; reg JMP, Z_JMP, PZ_JMP; wire Z_flag, PZ_flag; reg Output_button; wire [3:0] data_out; reg [1:0] MUX_switch; reg Acc_button; wire [3:0] Acc; reg timer555, RAM_button; wire [1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; R4 test_R4 (JMP,Z_JMP,PZ_JMP,Z_flag,PZ_flag,Output_button,data_out,MUX_switch,Acc_button,Acc, counter,timer555,RAM_button,data_in,RAM_out); initial begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; JMP = 0; Z_JMP = 0; PZ_JMP = 0; Acc_button = 0; RAM_button = 0; Output_button = 0; MUX_switch[0] = 0; MUX_switch[1] = 0; #5 JMP = 1; #5 data_in[0]=0; data_in[1]=1; JMP = 0; #5 Acc_button = 1; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=1; Acc_button = 1; #5 data_in[0]=1; data_in[1]=1; Acc_button = 0; #5 Z_JMP = 1; #5 PZ_JMP = 1; Z_JMP = 0; #5 PZ_JMP = 0; end endmodule 

Ponga el comando de salto incondicional en RAM



Ver diseño

 //wire Counter_load; always @ (posedge timer555) if (Counter_load) counter <= RAM_out[3:0]; else counter <= counter + 2'b01; 

ModelSim no funcionará, por lo tanto, utilizaremos el comando reset_count adicional, que inicializa el contador y lo reinicia, es decir.

 module resCount (reset_count, counter, timer555, RAM_button, data_in, RAM_out); parameter ADDR_WIDTH = 4; parameter DATA_WIDTH = 8; input reset_count; output [ADDR_WIDTH-1:0] counter; input timer555; input RAM_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; wire Counter_load; assign Counter_load = RAM_out[7]; reg [ADDR_WIDTH-1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge reset_count) if (reset_count) counter <= 4'b0000; else if (Counter_load) counter <= RAM_out[3:0]; else counter <= counter + 4'b0001; wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= data_in; assign RAM_out = mem[adr]; endmodule 

banco de pruebas

 module tresCount; parameter ADDR_WIDTH = 4; parameter DATA_WIDTH = 8; reg reset_count; reg timer555, RAM_button; wire [ADDR_WIDTH-1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; resCount test_resCount(reset_count, counter, timer555, RAM_button, data_in, RAM_out); initial // Clock generator begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; data_in[4] = 0; data_in[5] = 0; data_in[6] = 0; data_in[7] = 0; RAM_button = 0; reset_count =1; #5 reset_count =0; #1500 data_in[7] =1; #5 RAM_button = 1; #5 data_in[7] =0; RAM_button = 0; end endmodule 

Añadir al circuito MUX2 y Ass. Grabaremos en Ass con el comando RAM_out [6].

 assign Acc_button = RAM_out[6]; 

Conectaremos un registro a la entrada del reloj Ass. elemento Y

 //  regiser4  (posedge reg_button)  (negedge reg_button) .reg_button(Acc_button & timer555), 

El significado de conectar un registro. El elemento Y para la entrada del reloj es que ahora en la parte frontal del timer555 puede cambiar el multiplexor, y en el descenso para grabar en la batería. T.O. Ponemos dos equipos en un tiempo.

Cambiaremos MUX2 con el comando RAM_out [5]

 assign MUX_switch = RAM_out[5]; 

 module register4 ( input [3:0] reg_data, input reg_button, output reg [3:0] q ); always @(negedge reg_button) //  "posedge"  "negedge" q <= reg_data; endmodule module R50 (reset_count, counter, timer555, RAM_button, data_in, RAM_out, mux_switch_out, mux_out,Acc_out); parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 8; input reset_count; output [ADDR_WIDTH-1:0] counter; input timer555; input RAM_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; output [3:0] Acc_out; output mux_switch_out; output [3:0] mux_out; wire Counter_load; assign Counter_load = RAM_out[7]; //Counter reg [ADDR_WIDTH-1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge reset_count) if (reset_count) counter <= 2'b00; else if (Counter_load) counter <= RAM_out[1:0]; else counter <= counter + 2'b01; wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr; assign adr = counter; //RAM reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM_button) mem [adr] <= data_in; assign RAM_out = mem[adr]; // MUX2 wire MUX_switch; assign MUX_switch = RAM_out[5]; reg [3:0] MUX2; always @* MUX2 = MUX_switch ? RAM_out : data_in[3:0]; //  4   data_in assign mux_out = MUX2; assign mux_switch_out = MUX_switch; wire Acc_button; assign Acc_button = RAM_out[6]; //Acc register4 Acc_reg( .reg_data(mux_out), .reg_button(Acc_button & timer555), .q(Acc_out) ); endmodule 

En el banco de pruebas, escriba el número 0101 en la celda 00 y el número 1010 en la celda 01; cargar estos números en la batería

 module tR50; parameter ADDR_WIDTH = 2; parameter DATA_WIDTH = 8; reg reset_count; reg timer555, RAM_button; wire [ADDR_WIDTH-1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM_out; wire mux_switch_out; wire [3:0] mux_out; wire [3:0] Acc_out; R50 test_R50(reset_count, counter, timer555, RAM_button, data_in, RAM_out, mux_switch_out, mux_out,Acc_out); initial // Clock generator begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 1; data_in[1] = 0; data_in[2] = 1; data_in[3] = 0; data_in[4] = 0; data_in[5] = 1; data_in[6] = 1; data_in[7] = 0; RAM_button = 0; reset_count =1; #5 RAM_button = 1; reset_count = 0; #5 data_in[0]=0; data_in[2]=0; data_in[5]=0; data_in[6]=0; RAM_button=0; #15 data_in[1]=1; data_in[3]=1; data_in[5]=1;data_in[6]=1; #5 RAM_button=1; #5 data_in[1]=0; data_in[3]=0; data_in[5]=0; data_in[6]=0; RAM_button=0; end endmodule 

Colocamos la segunda RAM en el circuito general y escribimos en la RAM con el comando RAM1_out [4].

 assign RAM2_button = RAM1_out[4]; 

 module register4 ( input [3:0] reg_data, input reg_button, output reg [3:0] q ); always @(negedge reg_button) q <= reg_data; endmodule module R51 (reset_count, counter, timer555, RAM1_button, data_in, RAM1_out, RAM2_out, mux_switch_out, mux_out,Acc_out); parameter ADDR_WIDTH = 3; parameter DATA_WIDTH = 8; input reset_count; output [ADDR_WIDTH-1:0] counter; input timer555; input RAM1_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM1_out; output [3:0] RAM2_out; output [3:0] Acc_out; output mux_switch_out; output [3:0] mux_out; wire Counter_load; assign Counter_load = RAM1_out[7]; //Counter reg [ADDR_WIDTH-1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge reset_count) if (reset_count) counter <= 2'b00; else if (Counter_load) counter <= RAM1_out[1:0]; else counter <= counter + 2'b01; wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr1; assign adr1 = counter; //RAM1 reg [DATA_WIDTH-1:0] mem1 [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM1_button ) mem1 [adr1] <= data_in; assign RAM1_out = mem1[adr1]; wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr2; assign adr2 = RAM1_out[3:0]; wire RAM2_button; assign RAM2_button = RAM1_out[4]; //RAM2 reg [3:0] mem2 [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM2_button) mem2 [adr2] <= Acc_out; assign RAM2_out = mem2[adr2]; // MUX2 wire MUX_switch; assign MUX_switch = RAM1_out[5]; reg [3:0] MUX2; always @* MUX2 = MUX_switch ? RAM2_out : data_in[3:0]; assign mux_out = MUX2; assign mux_switch_out = MUX_switch; wire Acc_button; assign Acc_button = RAM1_out[6]; //Acc register4 Acc_reg( .reg_data(mux_out), .reg_button(Acc_button & timer555), .q(Acc_out) ); endmodule 

En el banco de pruebas, cargue los números 0100 y 1000 de Ass a cero 0000 y la primera celda 0001 de RAM mem2 (luego cargue estos números a Ass de RAM mem2)

 module tR51; parameter ADDR_WIDTH = 3; parameter DATA_WIDTH = 8; reg reset_count; reg timer555, RAM1_button; wire [ADDR_WIDTH-1:0] counter; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM1_out; wire [3:0] RAM2_out; wire mux_switch_out; wire [3:0] mux_out; wire [3:0] Acc_out; R51 test_R51(reset_count, counter, timer555, RAM1_button, data_in, RAM1_out, RAM2_out, mux_switch_out, mux_out,Acc_out); initial // Clock generator begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; data_in[4] = 0; data_in[5] = 0; data_in[6] = 1; data_in[7] = 0; RAM1_button = 0; reset_count =1; #5 RAM1_button = 1; reset_count = 0; #5 RAM1_button = 0; data_in[6] = 0; #10 data_in[4] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 data_in[4] = 0; RAM1_button = 0; #30 data_in[6] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 data_in[6] = 0; RAM1_button = 0; #30 data_in[4] = 1; data_in[0] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 data_in[4] = 0; data_in[0] = 0; RAM1_button = 0; #30 data_in[6] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[6] = 0; #30 data_in[5] = 1; data_in[6] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[5] = 0; data_in[6] = 0; #30 data_in[5] = 1; data_in[6] = 1; data_in[0] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[0] = 0; data_in[5] = 0; data_in[6] = 0; #70 data_in[2] = 1; #80 data_in[2] = 0; data_in[3] = 1; #40 data_in[3] = 0; end endmodule 

Agregaré que el esquema c log. El elemento Y en la entrada del reloj de la batería no siempre funcionará correctamente (dependiendo de la placa). Reemplace el registro. elemento Y en el disparador Acc_dff, cargaremos en el disparador en el borde negativo (en la disminución) de la señal del reloj timer555, cargaremos en la batería en el borde positivo

 // Acc_dff reg Acc_dff; always @(negedge timer555) Acc_dff <= Acc_button; 

Entonces, agregando los comandos restantes, cree el módulo R52 (LMC)

 module register4 ( input [3:0] reg_data, input reg_button, output reg [3:0] q ); always @(posedge reg_button) // negedge -> posedge q <= reg_data; endmodule module R52 (Z_flag, PZ_flag, reset_count, counter, timer555, RAM1_button, data_in, RAM1_out, RAM2_out, mux_switch_out, mux_out, Acc_out, data_out, Acc_dff); parameter ADDR_WIDTH = 4; parameter DATA_WIDTH = 12; input reset_count; input timer555; input RAM1_button; input [DATA_WIDTH-1:0] data_in; output [ADDR_WIDTH-1:0] counter; output [1:0] mux_switch_out; output [3:0] mux_out; output [3:0] Acc_out; output [3:0] data_out; output [DATA_WIDTH-1:0] RAM1_out; output [3:0] RAM2_out; output Z_flag, PZ_flag; output Acc_dff; wire JMP_button, Z_JMP_button,PZ_JMP_button; assign JMP_button = RAM1_out[6]; assign Z_JMP_button = RAM1_out[5]; assign PZ_JMP_button = RAM1_out[4]; wire Z_JMP,PZ_JMP; assign Z_JMP = Z_flag & Z_JMP_button; assign PZ_JMP = PZ_flag & PZ_JMP_button; //Counter reg [ADDR_WIDTH-1:0] counter; always @ (posedge timer555 or posedge reset_count) if (reset_count) counter <= 4'b0000; else if (JMP_button|Z_JMP|PZ_JMP) counter <= RAM1_out[3:0]; else counter <= counter + 4'b0001; wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr1; assign adr1 = counter; //RAM1 reg [DATA_WIDTH-1:0] mem1 [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM1_button ) mem1 [adr1] <= data_in; assign RAM1_out = mem1[adr1]; //RAM2_adr wire [ADDR_WIDTH-1:0] adr2; assign adr2 = RAM1_out[2:0]; //RAM2_button wire RAM2_button; assign RAM2_button = RAM1_out[11]; //RAM2 reg [3:0] mem2 [2**ADDR_WIDTH-1:0]; always @(posedge RAM2_button) mem2 [adr2] <= Acc_out; assign RAM2_out = mem2[adr2]; // sum wire [3:0] sum; assign sum = Acc_out + RAM2_out; //subtract wire [3:0] subtract; assign subtract = Acc_out - RAM2_out; // MUX4 wire [1:0] mux_switch; assign mux_switch[0] = RAM1_out[7]; assign mux_switch[1] = RAM1_out[8]; reg [3:0] MUX4; always @* MUX4 = mux_switch[1] ? (mux_switch[0] ? RAM2_out : subtract) : (mux_switch[0] ? sum : data_in[3:0]); assign mux_out = MUX4; assign mux_switch_out[0] = mux_switch[0]; assign mux_switch_out[1] = mux_switch[1]; //Acc_button wire Acc_button; assign Acc_button = RAM1_out[10]; // Acc_dff reg Acc_dff; always @(negedge timer555) Acc_dff <= Acc_button; //Acc register4 Acc_reg( .reg_data(mux_out), //.reg_button(Acc_button & timer555), .reg_button(Acc_dff), .q(Acc_out) ); //data_out wire Output_button; assign Output_button = RAM1_out[9]; register4 Output_reg( .reg_data(Acc_out), .reg_button(Output_button), .q(data_out) ); // flags assign Z_flag = ~(|Acc_out); assign PZ_flag = ~Acc_out[3]; endmodule 

En el banco de pruebas comprobaremos cómo funciona el algoritmo para encontrar el número máximo.

La peculiaridad de cargar comandos en RAM es que después de cargar todos los comandos tenemos que regresar (340ns) a la celda 8 y cargar otro comando

 module tR52; parameter ADDR_WIDTH = 4; parameter DATA_WIDTH = 12; reg reset_count; reg timer555; reg RAM1_button; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_in; wire [ADDR_WIDTH-1:0] counter; wire [1:0]mux_switch_out; wire [3:0] mux_out; wire [3:0] Acc_out; wire [3:0] data_out; wire [DATA_WIDTH-1:0] RAM1_out; wire [3:0] RAM2_out; wire Z_flag, PZ_flag; wire Acc_dff; R52 test_R52(Z_flag, PZ_flag, reset_count, counter, timer555, RAM1_button, data_in, RAM1_out, RAM2_out, mux_switch_out, mux_out,Acc_out, data_out, Acc_dff); initial // Clock generator begin timer555 = 0; forever #20 timer555 = ~timer555; end initial begin data_in[0] = 0; data_in[1] = 0; data_in[2] = 0; data_in[3] = 0; data_in[4] = 0; data_in[5] = 0; data_in[6] = 0; data_in[7] = 0; data_in[8] = 0; data_in[9] = 0; data_in[10] = 1; data_in[11] = 0; RAM1_button = 0; reset_count =1; //  1-    #5 RAM1_button = 1; reset_count = 0; #5 RAM1_button = 0; data_in[10] = 0; data_in[0] = 0; //  1-    0 #10 data_in[11] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 data_in[11] = 0; RAM1_button = 0; //  2-    #30 data_in[10] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[10] = 0; //  2-    0 #30 data_in[11] = 1;data_in[0] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 data_in[11] = 0;data_in[0] = 0; RAM1_button = 0; // 1-    #30 data_in[8]=1; data_in[10] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[8]=0; data_in[10] = 0; //  Acc>=0,    8 #30 data_in[4]=1; data_in[3]=1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[4]=0; data_in[3]=0; //  1-  #30 data_in[7] = 1; data_in[8] = 1; data_in[10] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[7] = 0; data_in[8] = 0; data_in[10] = 0; //     9 #30 data_in[6] = 1; data_in[3]=1; data_in[0]=1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[6] = 0; data_in[3]=0; data_in[0]=0; //   data_out #30 data_in[9] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[9] = 0; //     8 #30 data_in[6] = 1; data_in[3]=1; data_in[0]=0; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[6] = 0; data_in[3]=0; data_in[0]=0; // 2-  #30 data_in[7] = 1; data_in[8] = 1; data_in[10] = 1; data_in[0] = 1; #5 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; data_in[7] = 0; data_in[8] = 0; data_in[10] = 0; data_in[0] = 0; #75 RAM1_button = 1; #5 RAM1_button = 0; #230 data_in[2]=1; data_in[0]=0; //  #80 data_in[2]=0; data_in[0]=1; //   end endmodule 

Enlace a github con códigos de programa.

La versión gratuita para estudiantes de ModelSim para Windows se puede descargar desde www.model.com .
A continuación, debe (al completar el formulario) descargar el archivo student_license.dat y colocar este archivo en el directorio principal del programa ModelSim .

Enlace al archivo ModelSim para Linux (Ubuntu) aquí
Instrucciones de instalación aquí .