设计并实现一个专用微处理器输入一个8位值，然后判断输入值是否有相等的0位和1位。如果输入值具有相同数量的0和1,则微处理器输出一个1;否则，则输出0。例如，数字10111011将产生0输出；而数字00110011则会产生1输出。下面给出算法。绘制数据路径和相应的FSM状态图，FSM电路,列出控制字。 Count = 0 INPUT N WHILE (N≠0){ IF (N(0) = 1) THEN Count = Count + 1 END IF N = N >> 1 } OUTPUT (Count = 4) 在Verilog模块中分别实现数据路径电路和FSM电路，使用顶部模块将它们连接在一起，要求只用一个时钟和一个reset

首先，我们需要将输入的8位值拆分成单独的位，并将其输入到数据路径电路中。数据路径电路中包含一个计数器和一个比较器模块。计数器模块将计算输入的位中的1的数量，比较器模块将比较计数器的输出与4的值是否相等。如果相等，则数据路径电路会将输出信号设置为1，否则为0。

下面是数据路径电路的Verilog代码：

module data_path(
    input clk,
    input reset,
    input [7:0] input_data,
    output reg output_data
);

reg [2:0] count;
reg [2:0] compare_value;

always @ (posedge clk) begin
    if (reset) begin
        count <= 0;
        compare_value <= 4;
        output_data <= 0;
    end else begin
        count <= count + input_data[0];
        input_data <= input_data >> 1;
        if (count == compare_value) begin
            output_data <= 1;
        end else begin
            output_data <= 0;
        end
    end
end

endmodule

接下来，我们需要设计FSM电路。FSM电路将根据输入信号的不同状态进行状态转换，以控制数据路径电路的操作。我们需要三个状态：等待输入、计数和比较。在等待输入状态下，FSM将等待输入信号的到来。一旦输入信号到达，FSM将进入计数状态，并将数据路径电路设置为计数模式。在计数状态下，数据路径电路将计算输入信号中1的数量。一旦计数完成，FSM将进入比较状态，并将数据路径电路设置为比较模式。在比较状态下，数据路径电路将比较计数器的输出与4的值是否相等，然后将输出信号设置为1或0。最后，FSM将返回等待输入状态，并等待下一个输入信号。

下面是FSM电路的Verilog代码：

module fsm(
    input clk,
    input reset,
    input start,
    output reg [1:0] state
);

parameter IDLE = 2'b00;
parameter COUNT = 2'b01;
parameter COMPARE = 2'b10;

reg [7:0] input_data;
reg [1:0] next_state;

assign state = next_state;

always @ (posedge clk) begin
    if (reset) begin
        input_data <= 0;
        next_state <= IDLE;
    end else begin
        case (state)
            IDLE: begin
                if (start) begin
                    next_state <= COUNT;
                    input_data <= $random;
                end else begin
                    next_state <= IDLE;
                end
            end
            COUNT: begin
                next_state <= COMPARE;
            end
            COMPARE: begin
                next_state <= IDLE;
            end
        endcase
    end
end

endmodule

最后，我们需要将数据路径电路和FSM电路连接在一起。顶部模块将包含时钟和复位信号以及将输入信号传递给FSM电路的端口。FSM电路将在计数状态下启动数据路径电路，数据路径电路将输出结果信号。顶部模块将输出结果信号并将其连接到输出端口。

下面是顶部模块的Verilog代码：

module top(
    input clk,
    input reset,
    input start,
    output reg output_data
);

wire [1:0] fsm_state;
wire [7:0] input_data;
reg [7:0] data_path_input;

fsm fsm_inst(clk, reset, start, fsm_state);
data_path dp_inst(clk, reset, data_path_input, output_data);

assign input_data = fsm_state == 1'b1 ? data_path_input : 8'b0;

always @ (posedge clk) begin
    if (reset) begin
        data_path_input <= 0;
    end else begin
        data_path_input <= input_data;
    end
end

endmodule

控制字为0001，表示启动计数器模块。