单周期cpu取值模块代码
时间: 2023-08-22 11:03:38 浏览: 39
单周期 CPU 的取值模块包括指令存储器、数据存储器和指令译码器等部分,其代码实现如下:
```
module fetch(
input clk, // 时钟信号
input reset, // 复位信号
input enable_pc_next, // 允许PC更新信号
output [31:0] instruction, // 输出指令
output [31:0] pc // 输出PC的值
);
// 指令存储器
reg [31:0] inst_mem [0:1023];
// 数据存储器
reg [31:0] data_mem [0:1023];
// PC 寄存器
reg [31:0] pc_reg;
// 指令译码器
reg [31:0] opcode;
reg [31:0] rs;
reg [31:0] rt;
reg [31:0] rd;
reg [31:0] shamt;
reg [31:0] funct;
reg [31:0] immediate;
reg [31:0] address;
// 初始化指令存储器和数据存储器
initial begin
$readmemh("inst_mem.hex", inst_mem);
$readmemh("data_mem.hex", data_mem);
end
// 将PC+4的值传递给下一个周期使用
always @ (posedge clk) begin
if (reset) begin
// 复位时,将PC清零
pc_reg <= 0;
end else if (enable_pc_next) begin
// 当下一个周期允许PC更新时,将PC+4的结果保存到PC寄存器中
pc_reg <= pc_reg + 4;
end
end
// 从指令存储器中读取指令
assign instruction = inst_mem[pc_reg >> 2];
// 指令译码器解析指令
assign opcode = instruction[31:26];
assign rs = instruction[25:21];
assign rt = instruction[20:16];
assign rd = instruction[15:11];
assign shamt = instruction[10:6];
assign funct = instruction[5:0];
assign immediate = instruction[15:0];
assign address = instruction[25:0];
// 输出PC的值
assign pc = pc_reg;
endmodule
```
在这个模块中,我们首先定义了指令存储器和数据存储器,并在初始化部分读取了它们的初始值。然后,我们定义了一个 PC 寄存器,用于保存程序计数器的值。
接下来,在时钟上升沿时,通过判断复位信号和允许 PC 更新的信号,更新 PC 寄存器的值,实现 PC+4 的操作。同时,我们从指令存储器中读取指令,并使用指令译码器解析指令中的操作码、操作数等信息。
最后,我们将指令和 PC 的值输出,供其他模块使用。
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