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module Ifetc32 (input reset, // 复位信号(高电平有效)input clock, // 时钟(23MHz)output [31:0] Instruction, // 输出指令到其他模块output [31:0] PC_plus_4_out, // (pc+4)送执行单元input [31:0] Add_result, // 来自执行单元,算出的跳转地址input [31:0] Read_data_1, // 来自译码单元，jr指令用的地址input Branch, // 来自控制单元input nBranch, // 来自控制单元input Jmp, // 来自控制单元input Jal, // 来自控制单元input Jrn, // 来自控制单元input Zero, // 来自执行单元output [31:0] opcplus4, // JAL指令专用的PC+4// ROM Pinoutsoutput [13:0] rom_adr_o, // 给程序ROM单元的取指地址input [31:0] Jpadr // 从程序ROM单元中获取的指令
);wire [31:0] PC_plus_4;reg [31:0] PC;reg [31:0] next_PC; // 下条指令的PC（不一定是PC+4)reg [31:0] opcplus4;// ROM Pinoutsassign rom_adr_o = PC[15:2];assign Instruction = Jpadr;assign PC_plus_4[31:2] = PC[31:2] + 4;
assign PC_plus_4[1:0] = 2'b00;
assign PC_plus_4_out = PC_plus_4[31:0];always @* begin // beq $n ,$m if $n=$m branch bne if $n /=$m branch jrif (Branch && Zero) beginnext_PC = PC + Add_result;end else if (nBranch && !Zero) beginnext_PC = PC + Add_result;end else if (Jrn) beginnext_PC = Read_data_1;end else beginnext_PC = PC_plus_4;endend// 请考虑以上三条指令的判断条件，// 以及三条指令的执行该给next_PC赋什么值always @(negedge clock) beginif (reset) beginPC <= 32'h00000000;opcplus4 <= 32'h00000000;end else beginPC <= next_PC;if (Jal) beginopcplus4 <= PC + 4;end else beginopcplus4 <= 32'h00000000;endendendendmodule仿真代码如下
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// Company:
// Engineer:
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// Create Date:
// Design Name:
// Module Name: ifetc32_sim
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
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// Dependencies:
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// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
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//module ifetc32_sim ();// inputreg[31:0] Add_result = 32'h00000000;reg[31:0] Read_data_1 = 32'h00000000;reg Branch = 1'b0;reg nBranch = 1'b0;reg Jmp = 1'b0;reg Jal = 1'b0;reg Jrn = 1'b0;reg Zero = 1'b0;reg clock = 1'b0,reset = 1'b1;// outputwire [31:0] Instruction; // 输出指令wire [31:0] PC_plus_4_out;wire [31:0] opcplus4;wire [13:0] rom_adr;wire [31:0] Jpadr;Ifetc32 Uif (.reset (reset), // 复位(高电平有效).clock (clock), // CPU时钟.Instruction (Instruction), // 输出指令到其他模块.PC_plus_4_out (PC_plus_4_out), // (pc+4)送执行单元.Add_result (Add_result), // 来自执行单元,算出的跳转地址.Read_data_1 (Read_data_1), // 来自译码单元，jr指令用的地址.Branch (Branch), // 来自控制单元.nBranch (nBranch), // 来自控制单元.Jmp (Jmp), // 来自控制单元.Jal (Jal), // 来自控制单元.Jrn (Jrn), // 来自控制单元.Zero (Zero), // 来自执行单元.opcplus4 (opcplus4), // JAL指令专用的PC+4// ROM Pinouts.rom_adr_o (rom_adr), // 给程序ROM单元的取指地址.Jpadr (Jpadr) // 从程序ROM单元中获取的指令);// 分配64KB ROM, 编译器实际只用 64KB ROMprgrom instmem (.clka (clock),.wea (0),.addra (rom_adr),.dina (0),.douta (Jpadr));initial begin#100 reset = 1'b0;#100 Jal = 1;#100 begin Jrn = 1;Jal = 0; Read_data_1 = 32'h0000019c;end;#100 begin Jrn = 0;Branch = 1'b1; Zero = 1'b1; Add_result = 32'h00000020;end; #100 begin Branch = 1'b0; Zero = 1'b0; end; endalways #50 clock = ~clock;
endmodule
仿真波形图如下
![[Redis]典型应用——分布式锁](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/2dc002b5229147b88738f0f91c0be4dc.png)
