cache设计的代码verilog
时间: 2024-01-13 14:04:40 浏览: 79
以下是一个简单的cache设计的Verilog代码实现示例:
```verilog
module cache (
input clk,
input rst,
input [31:0] addr,
input [31:0] data_in,
input we,
output [31:0] data_out,
output hit
);
parameter CACHE_SIZE = 1024; // cache大小
parameter LINE_SIZE = 32; // cache行大小
parameter NUM_LINES = CACHE_SIZE / LINE_SIZE; // cache行数
reg [31:0] cache_data [0:NUM_LINES-1]; // cache数据
reg [31:0] cache_tag [0:NUM_LINES-1]; // cache标记
reg [0:NUM_LINES-1] valid; // cache有效位
integer i;
reg hit_reg; // 命中标志寄存器
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
for (i = 0; i < NUM_LINES; i = i + 1) begin
valid[i] <= 0;
end
hit_reg <= 0;
end else begin
hit_reg <= 0;
for (i = 0; i < NUM_LINES; i = i + 1) begin
if (valid[i] && (cache_tag[i] == addr[31:5])) begin // 命中
if (we) begin // 写
cache_data[i][addr[4:0]] <= data_in;
end
data_out <= cache_data[i][addr[4:0]];
hit_reg <= 1;
end
end
if (!hit_reg) begin // 未命中
for (i = 0; i < NUM_LINES; i = i + 1) begin
if (!valid[i]) begin // 空行
cache_data[i] <= {32{1'b0}};
cache_tag[i] <= addr[31:5];
cache_data[i][addr[4:0]] <= data_in;
valid[i] <= 1;
data_out <= cache_data[i][addr[4:0]];
hit_reg <= 1;
break;
end
end
end
end
end
assign hit = hit_reg;
endmodule
```
该cache实现是一个直接映射的cache,使用了一个简单的有效位(valid)来表示每个cache行是否有效。每个cache行包含一个32位的数据(cache_data),一个32位的标记(cache_tag),以及一个有效位。在每个时钟上升沿,cache会检查地址是否命中,如果命中,就从相应的cache行读取或写入数据,并将命中标志(hit)置为1。如果未命中,就在未使用的cache行中写入数据,并将命中标志置为0。
阅读全文