使用verilog语言设计面向32位地址映射功能的高速缓存,cache使用直接映射的映射机制,使用FPGA内部静态存储器作为储存电路,DDR使用xilinx的MIG核,它的地址映射模块,控制逻辑模块,存储电路模块,数据传输模块的代码要怎么写

时间: 2023-11-27 10:54:04 浏览: 67
设计高速缓存需要考虑以下几个模块: 1. 地址映射模块:根据主存地址计算缓存地址 2. 控制逻辑模块:控制读写操作,处理缓存命中和未命中的情况 3. 存储电路模块:使用FPGA内部静态存储器作为储存电路 4. 数据传输模块:从DDR读取数据或将数据写回DDR 下面是伪代码,可以作为参考: ``` module cache ( input clk, input reset, input [31:0] cpu_addr, input [31:0] ddr_addr, input [31:0] ddr_data_in, output [31:0] ddr_data_out ); // 定义常量 parameter BLOCK_SIZE = 64; // 块大小为 64 字节 parameter CACHE_SIZE = 8192; // 缓存大小为 8KB parameter LINE_SIZE = 4; // 每行包含 4 个块 parameter NUM_LINES = CACHE_SIZE / (BLOCK_SIZE * LINE_SIZE); // 缓存行数为 32 // 定义内部寄存器 reg [31:0] cache_tag [NUM_LINES-1:0]; reg [BLOCK_SIZE-1:0] cache_data [NUM_LINES-1:0]; reg [1:0] cache_state [NUM_LINES-1:0]; // 0 未使用,1 已加载,2 已修改 // 地址映射模块 reg [9:0] cache_index; reg [21:6] cache_tag_bit; always @ (cpu_addr) begin cache_index = cpu_addr[15:6]; cache_tag_bit = cpu_addr[31:12]; end // 控制逻辑模块 reg hit; reg [31:0] hit_data; reg [31:0] miss_data; always @ (cpu_addr) begin hit = 0; for (i = 0; i < LINE_SIZE; i = i + 1) begin if (cache_state[cache_index][i] != 0 && cache_tag[cache_index][i] == cache_tag_bit) begin // 命中 hit = 1; hit_data = cache_data[cache_index][(i+1)*BLOCK_SIZE-1:i*BLOCK_SIZE]; break; end end if (hit) begin // 缓存命中 ddr_data_out = hit_data; end else begin // 缓存未命中 ddr_data_out = miss_data; cache_tag[cache_index][0] = cache_tag_bit; cache_data[cache_index][BLOCK_SIZE-1:0] = ddr_data_in; cache_state[cache_index][0] = 1; end end // 数据传输模块 reg [31:0] ddr_data; always @ (ddr_addr) begin if (ddr_addr >= CACHE_SIZE) begin // 访问DDR ddr_data = ddr_data_in; end else begin // 访问缓存 ddr_data = cache_data[cache_index][(cache_index+1)*BLOCK_SIZE-1:cache_index*BLOCK_SIZE]; end end endmodule ``` 至于 DDR 的地址映射模块、控制逻辑模块、存储电路模块、数据传输模块的代码,可以参考 Xilinx 的 MIG 核文档和示例代码。

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