Verilog HDL设计：指令执行与数字系统实例解析

该资源主要探讨了指令的执行过程，并通过Verilog HDL设计实例进行说明，适合于学习数字系统设计、计算机体系结构以及Verilog编程的学员。内容包括FIFO、异步串行通信接口、调制解调器、I2C接口的EEPROM读写器、CISC和RISC CPU等多个数字系统设计案例。此外，还提供了几个具体的Verilog代码示例，如序列检测器、序列信号发生器和RAM设计。 在指令的执行过程中，每个指令对应一个特定的微程序流程，例如： - IN R0，SW-DATA的微程序流程是01-02-(10-11)-01，这可能涉及从输入设备读取数据并存储到寄存器R0中。 - ADD R0，[n]的流程更复杂，为01-02-(10-12)-03-04-05-06-01，这可能表示加载存储在地址[n]处的数据，与R0中的值相加，然后将结果存储回R0。 - STA [n], R0的流程是01-02-(10-13)-07-26-01，可能是将R0的内容存储到地址[n]。 - OUT PORT, R0的流程为01-02-(10-14)-01，意味着将R0的值输出到指定端口。 - JMP n的流程是01-02-(10-15)-25-01，表示无条件跳转到地址n。 - LDA R0, [n]的流程是01-02-(10-16)-21-22-01，这可能涉及加载地址[n]处的数据到寄存器R0。 Verilog HDL是硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。例如，在例1-1中，实现了一个11111010000序列检测器，它在时钟的上升沿时左移内部寄存器q的位，并根据输入d更新最低位。如果检测到匹配的序列，状态变量s被置1，否则保持为0。 例1-2展示了一个11010100序列信号发生器，其使用状态机来生成指定序列。状态机在时钟的上升沿自增，根据当前状态输出不同的信号。 例1-3则展示了如何用Verilog设计一个1kB的RAM。模块memory接收数据、地址、写使能、读使能信号，并根据这些信号进行读写操作。当读使能为高时，数据输出q等于内存单元的内容；否则，数据输出被三态缓冲器置为高阻态。 在FIFO（先进先出）设计中，介绍了FIFO的工作原理，包括头指针（ph）和尾指针（pe），用于跟踪数据的位置。当pe等于ph时，表示FIFO为空；当pe+1等于ph时，表示FIFO已满。FIFO在数据缓冲、串行通信等场景中具有广泛应用。