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 13:54:04 浏览: 226
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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