Verilog设计一个FPGA的指令流水线的DEMO
时间: 2024-03-24 19:41:38 浏览: 134
好的,以下是一个使用Verilog设计的简单FPGA指令流水线DEMO的示例代码,实现了两个8位数的加法操作,供您参考。
```
module pipeline_demo (
input clk, // 时钟信号
input rst, // 复位信号
input [7:0] A, // 第一个加数
input [7:0] B, // 第二个加数
output [7:0] S // 加法结果
);
reg [7:0] r_a; // 存储第一个加数的寄存器
reg [7:0] r_b; // 存储第二个加数的寄存器
reg [7:0] r_s; // 存储加法结果的寄存器
// 取指阶段
reg [1:0] stage; // 流水线阶段标识符
reg [7:0] opcode; // 指令操作码
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (rst == 1'b0) begin
stage <= 2'b00; // 复位时初始阶段为取指令
end else begin
case (stage)
2'b00: begin // 取指令阶段
opcode <= {A[3:0], B[3:0]}; // 取指令
stage <= 2'b01; // 跳转到下一个阶段
end
2'b01: begin // 译码阶段
case (opcode)
2'b00_00: begin // 加法指令
r_a <= A; // 存储第一个加数
r_b <= B; // 存储第二个加数
stage <= 2'b10; // 跳转到下一个阶段
end
default: begin // 其他指令
stage <= 2'b00; // 回到取指令阶段
end
endcase
end
2'b10: begin // 执行阶段
r_s <= r_a + r_b; // 计算加法结果
stage <= 2'b11; // 跳转到下一个阶段
end
2'b11: begin // 访存阶段
stage <= 2'b00; // 回到取指令阶段
end
endcase
end
end
// 写回阶段
assign S = r_s;
endmodule
```
以上代码中,使用了一个2位的寄存器`stage`来表示指令流水线的阶段,以及一个8位的寄存器`opcode`来存储当前指令的操作码。在每个时钟周期中,根据当前阶段的不同,执行对应的操作,并更新`stage`的值以跳转到下一个阶段。
需要注意的是,在执行阶段中,我们使用了`r_a`和`r_b`两个寄存器来存储第一个加数和第二个加数,以避免数据相关问题。在访存阶段中,我们并没有进行任何操作,而是直接回到了取指令阶段,以实现指令流水线的循环执行。
最后,在写回阶段,我们使用assign语句将加法结果`r_s`输出到模块的输出端口`S`上。
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