🤟🏽 🎲 👊🏿 ModelSim प्रोसेसर डिजाइन 👨‍🔬 🍋 🛐

भाग I
भाग II
भाग III
भाग iv
भाग v

यह पिछले लेख का पूर्ण संस्करण है, जिसमें टेस्टबेंच जोड़े गए हैं।

हम वेरिलॉग में लिटिल मैन कंप्यूटर डिजाइन करते हैं।

LMC के बारे में लेख Habré पर था।

इस कंप्यूटर का ऑनलाइन सिम्युलेटर यहाँ है ।

एक रैम मॉड्यूल लिखते हैं, जिसमें चार (ADDR_WIDTH = 2) चार-बिट (DATA_WIDTH = 4) शब्द होते हैं। क्लॉक सिग्नल क्लक आने पर adr पर डेटा को डाटा_इन से रैम में लोड किया जाता है।

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

Testbench में, 0001 पर 00, 01 में 0010, 10 में 1000, 11 पर 1000:

एक टेस्टबेंच बनाएं

एक नया प्रोजेक्ट बनाएं, R0.v और tR0.v फाइल बनाएं (ये फाइलें अपने आप प्रोजेक्ट में जुड़ जाएंगी)।
दोनों फाइलों को संकलित करें।
संकलित फ़ाइल tR0.v का सिमुलेशन चलाएं

 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

हम काउंटर को रैम के एड्रेस इनपुट से जोड़ते हैं। काउंटर इनपुट से घड़ी जनरेटर को कनेक्ट करना आवश्यक है।

यहां ALTUFM_OSC आंतरिक जनरेटर का उपयोग करते हुए एक कार्यक्रम का एक उदाहरण है। एक मानक जनरेटर की आवृत्ति 5.5 मेगाहर्ट्ज (MAX II EPM240 CPLD न्यूनतम विकास बोर्ड)।

 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

आप एक बाहरी जनरेटर का भी उपयोग कर सकते हैं, जैसे कि 555 सीएमओएस टाइमर (3.3 वी द्वारा संचालित)। हम 555 टाइमर को काउंटर से कनेक्ट करते हैं, काउंटर को रैम के एड्रेस इनपुट से कनेक्ट करते हैं।

इस प्रकार जब काउंटर पर एक घड़ी का सिग्नल आता है, तो हम मेमोरी में अगले सेल में जाएंगे। हम RAM_button बटन को RAM घड़ी इनपुट से जोड़ेंगे - जब यह बटन दबाया जाएगा तो RAM में डेटा लोड हो जाएगा।

 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

यह वह सर्किट है जो RTL व्यूअर में दिखता है

मॉडलसिम सिम्युलेटर में, यह योजना काम नहीं करेगी, क्योंकि सिम्युलेटर काउंटर [1: 0] के शुरुआती मूल्य को नहीं जानता है।
सर्किट के संचालन को प्रोग्राम को सीधे FPGA में डाउनलोड करके चेक किया जा सकता है।

अगला, काउंटर पर डाउनलोड फ़ंक्शन जोड़ें। Counter_load बटन पर क्लिक करके data_in [1: 0] से डाउनलोड करें

 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

पिन प्लानर में बटन और एल ई डी का कनेक्शन इस तरह दिखता है:

00 में 0001, 01 में 0010, 10 में 1000, 11 बजे 1000 डाउनलोड करें

 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

एक अलग मॉड्यूल में, एक 4bit'ny रजिस्टर (बैटरी) बनाएं।

जब आप reg_button बटन पर क्लिक करते हैं तो डेटा रजिस्टर में लोड हो जाता है:

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

Acc संचायक, MUX2 मल्टीप्लेक्स और सामान्य सर्किट में योग योजक जोड़ें।
योजक मेमोरी से बैटरी Acc संख्या में संख्या में जोड़ता है।
मल्टीप्लेक्स के सिग्नल इनपुट को नंबर data_in और sum दिए जाते हैं।
MUX2 से संख्या Acc_button बटन दबाकर Acc बैटरी में लोड की जाती है।
जब RAM_button बटन दबाया जाता है तो Ass से संख्या को RAM में लोड किया जाता है।

 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

प्रोग्रामेटिक चैटर सप्रेशन के लिए, आप टिप्पणियों में दी गई सरल योजना का उपयोग कर सकते हैं

/ * reg Acc_dff;
हमेशा @ (posedge Acc_button या negedge टाइमर 555)
अगर (टाइमर 555)
Acc_dff <= 1'b0;
अन्यथा
Acc_dff <= टाइमर555; * /

आप लेख के बारे में टिप्पणियों में बटन बकवास दमन के बारे में भी पढ़ सकते हैं। हम मैन्युअल रूप से AVR फ्लैश करते हैं

अगला, हम संख्याओं को जोड़ेंगे, उदाहरण के लिए, 2 और 3।

1. रैम में नंबर लोड करें
2. जीरो द ऐस
3. MUX2 स्विच करें
4. रैम से अस तक का पहला नंबर डाउनलोड करें
5. अस में रैम से दूसरे नंबर को नंबर में जोड़ें
6. रैम को राशि डाउनलोड करें

 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

मुख्य मॉड्यूल में एक तत्व जोड़ें जो बैटरी में संख्या से घटाता है जो मेमोरी में दर्ज संख्या है।

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

हम दो-इनपुट मल्टीप्लेक्स को चार-इनपुट के साथ बदलते हैं

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

हम आउटपुट डिवाइस को बैटरी (4bit'ny रजिस्टर) से जोड़ते हैं, हम बैटरी को 2 झंडे भी जोड़ते हैं:

1. झंडा "शून्य" एक लॉग है। तत्व 4 या नहीं। यदि गधा की सामग्री शून्य है तो झंडा उठाया जाता है।

2. झंडा "शून्य या सकारात्मक संख्या" एक लॉग है। तत्व चार अंकों की बैटरी के उच्च स्तर पर नहीं है। यदि गधा की सामग्री शून्य से अधिक या उसके बराबर है तो झंडा उठाया जाता है।

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

तीन टीमें जोड़ें

1. डेटा_आउट आउटपुट डिवाइस में बैटरी की सामग्री को लोड करना
2. पता काउंटर में लोड करना अगर झंडा “शून्य” बढ़ा हुआ है (JMP अगर Acc = 0)
3. पता काउंटर में लोड करना अगर झंडा "शून्य या एक सकारात्मक संख्या" उठाया जाता है (जेएमपी अगर 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. रैम में नंबर लोड करें
2. जीरो द ऐस
3. MUX2 स्विच करें
4. गधे से पहला नंबर (रैम में लिखा हुआ) घटाएं
5. Ass से दूसरे नंबर (RAM में लिखा हुआ) को घटाना
6. रैम और data_out के लिए राशि डाउनलोड करें

 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

जाँच करें कि जब पॉजिटिव संख्या Ass में होती है, तो Z_JMP संक्रमण नहीं होता है:

 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

रैम में बिना शर्त कूद कमांड डालें

डिजाइन देखें

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

ModelSim काम नहीं करेगा, इसलिए हम अतिरिक्त reset_count कमांड का उपयोग करेंगे, जो काउंटर को इनिशियलाइज़ करता है, इसे रीसेट करता है, अर्थात।

 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

परीक्षण बेंच

 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

सर्किट में जोड़ें MUX2 और Ass। हम RAM_out कमांड [6] के साथ Ass में रिकॉर्ड करेंगे।

 assign Acc_button = RAM_out[6];

हम एक लॉग को क्लॉक इनपुट अस से जोड़ेंगे। तत्व और

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

लॉग कनेक्ट करने का अर्थ। तत्व और घड़ी इनपुट के लिए अब टाइमर 555 के मोर्चे पर आप मल्टीप्लेक्स को स्विच कर सकते हैं, और बैटरी में रिकॉर्ड करने के लिए गिरावट पर। इस प्रकार हमने दो टीमों को एक हरा दिया।

हम MUX2 को RAM_out कमांड के साथ स्विच करेंगे [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

टेस्टबेंच में, संख्या 0101 से सेल 00, और नंबर 1010 से सेल 01 लिखें; इन नंबरों को बैटरी में लोड करें

 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

हम दूसरी रैम को सामान्य सर्किट में रखते हैं और RAM को RAM1_out कमांड [4] के साथ लिखते हैं।

 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

Testbench में, संख्या 0100 और 1000 को Ass से शून्य 0000 और RAM मेम 2 की पहली 0001 कोशिकाओं को लोड करें (फिर रैम मेम 2 से इन संख्याओं को Ass पर लोड करें)

 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

मैं जोड़ूंगा कि स्कीम c लॉग। और बैटरी के घड़ी इनपुट पर तत्व हमेशा सही ढंग से काम नहीं करेगा (बोर्ड पर निर्भर करता है)। लॉग बदलें। तत्व और Acc_dff ट्रिगर पर, हम टाइमर 555 घड़ी संकेत के नकारात्मक किनारे (गिरावट पर) में ट्रिगर में लोड करेंगे, हम सकारात्मक किनारे पर बैटरी पर लोड करेंगे

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

इसलिए, शेष आदेशों को जोड़कर, R52 मॉड्यूल (LMC) बनाएं

 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

Testbench में हम जांचेंगे कि अधिकतम संख्या को खोजने के लिए एल्गोरिदम कैसे काम करता है।

RAM में लोडिंग कमांड्स की ख़ासियत यह है कि सभी कमांड को लोड करने के बाद हमें (340ns) सेल 8 पर लौटना होगा और कमांड को लोड करना होगा

 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

कार्यक्रम कोड के साथ जीथब से लिंक करें ।

विंडोज के लिए मॉडलसिम का मुफ्त छात्र संस्करण www.model.com से डाउनलोड किया जा सकता है।
इसके बाद, आपको (फ़ॉर्म को भरकर) छात्र_आलेंस .डेट फ़ाइल डाउनलोड करना होगा और इस फ़ाइल को मॉडलसिम प्रोग्राम की मुख्य निर्देशिका में रखना होगा।

यहां लिनक्स (उबंटू) के लिए मॉडलसिम फ़ाइल से लिंक करें
यहां इंस्टॉलेशन निर्देश।

ModelSim प्रोसेसर डिजाइन

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