CPU寄存器组的设计建议用文本输入方式设计。寄存器组中包括4个8位通用寄存器(R0~ R3)和1个8位专用寄存器PC。8位通用寄存器只有读/写功能,其操作控制信号可参考表3。8位专用寄荐器PC具有预置、加一、减一和清零功能。通用寄存器组和PC的控制信号是独立的,这样便于实现并行处理。程序计 数器PC的清零操作由复位信号RST单独控制。
时间: 2023-06-14 14:06:32 浏览: 202
针对这个设计建议,我可以提供以下的文本输入方式设计:
```
module register_file (
input [1:0] reg_sel, // 用于选择通用寄存器的编号
input [7:0] reg_data_in, // 用于写入通用寄存器的数据
input wr_en, // 通用寄存器的写使能信号
input [1:0] pc_op, // PC 寄存器的操作控制信号
input [7:0] pc_data_in, // 用于写入 PC 寄存器的数据
input pc_wr_en, // PC 寄存器的写使能信号
input rst, // 复位信号,用于清零 PC 寄存器
output [7:0] reg_data_out, // 通用寄存器的输出数据
output [7:0] pc_data_out // PC 寄存器的输出数据
);
// 定义 4 个 8 位通用寄存器和 1 个 8 位专用寄存器 PC
reg [7:0] R0, R1, R2, R3;
reg [7:0] PC;
// 定义操作控制信号
parameter IDLE = 2'b00;
parameter READ = 2'b01;
parameter WRITE = 2'b10;
// 通用寄存器的读写控制
always @(*) begin
case (reg_sel)
2'b00: begin
if (wr_en) R0 <= reg_data_in;
end
2'b01: begin
if (wr_en) R1 <= reg_data_in;
end
2'b10: begin
if (wr_en) R2 <= reg_data_in;
end
2'b11: begin
if (wr_en) R3 <= reg_data_in;
end
endcase
end
// 通用寄存器数据输出
always @(*) begin
case (reg_sel)
2'b00: begin
reg_data_out = R0;
end
2'b01: begin
reg_data_out = R1;
end
2'b10: begin
reg_data_out = R2;
end
2'b11: begin
reg_data_out = R3;
end
endcase
end
// PC 寄存器的操作
always @(*) begin
case (pc_op)
IDLE: begin
// do nothing
end
READ: begin
pc_data_out = PC;
end
WRITE: begin
if (pc_wr_en) PC <= pc_data_in;
end
default: begin
// do nothing
end
endcase
end
// PC 寄存器的预置、加一、减一和清零操作
always @(posedge clk) begin
case (pc_op)
IDLE: begin
// do nothing
end
READ: begin
// do nothing
end
WRITE: begin
// do nothing
end
default: begin
case (pc_op)
2'b01: begin // 加一
PC <= PC + 1;
end
2'b10: begin // 减一
PC <= PC - 1;
end
default: begin // 清零
if (rst) PC <= 8'h00;
end
endcase
end
endcase
end
endmodule
```
这个模块中,我们定义了 4 个 8 位通用寄存器 R0~R3 和 1 个 8 位专用寄存器 PC。通用寄存器的读写控制根据 reg_sel 信号来选择,其操作控制信号是 wr_en。PC 寄存器的操作控制信号是 pc_op,写入数据为 pc_data_in,写使能信号为 pc_wr_en。
在时钟上升沿时,根据 pc_op 信号来执行 PC 寄存器的预置、加一、减一和清零操作。当 pc_op 为 READ 时,输出 PC 寄存器的值;当 pc_op 为 WRITE 时,写入 pc_data_in 的值到 PC 寄存器中。当 rst 信号为 1 时,清零 PC 寄存器。
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