Question

我需要创建一个Verilog模块，它接受时钟，复位，指令字中的立即值（最低有效字节），以及ALU的零输出作为输入，并生成一个8位程序计数器（PC））输出。赋值说要注意，在这个架构中，当我们有一个分支时，下一个PC值应该是当前PC值加上从分支指令中提取的偏移量。偏移量用二进制补码表示，因此分支目标的范围是从PC-128到PC + 127.注意，PC的值不应超过0xFF，因为我们有256深的指令存储器。您无需在硬件中检查此情况。

这是我到目前为止的内容，但我知道这是不完整的，我不知道如何处理立即或者我需要为分支指令添加一些内容。任何帮助/建议？

module pc(input clk,
    input rst,
    input [7:0] immediate,
    input alu_output,
    output [7:0] pc)

reg [7:0] pc;

always@(posedge clk)
    begin
        if(rst)
            begin
                pc <= 0;
            end
        else
            begin
                pc <= pc + 1;
            end             
    end
endmodule

Answer 1

我一般不做其他人的家庭作业，所以我会尽力帮助你。（就像那个讨厌的老师，他永远不会直接回答你的问题。）

虽然你的文字没有指明，但我也假设你应该能够执行绝对分支（也称为跳跃）。

对于分支，您需要使用加法器。您已经有一个用于PC = PC + 1操作的加法器，重新使用此加法器进行分支会非常好。此加法器必须放在PC寄存器前面的某个位置。添加内容必须由您的电路决定。

您的程序计数器必须能够：从指令字</ em>或添加分支值或添加1 立即加载。在某些条件下，将执行这三个操作中的一个。在数字电路中，多路复用器是根据条件做出决策的好方法。我建议你弄清楚你的条件是什么，并为自己画一个很好的数字，了解这是如何工作的。然后你尝试事后编程。

Answer 2

你自己完成了大部分工作。为什么不再添加一个控制输入，称之为branch。当branch为0时，您可以按原样编写pc <= pc +1。当branch为1时，您会写：

begin
    next_pc = pc +{ {{24{immediate[8] }}, immediate[8:0] };
    if (next_pc > 255)
        next_pc = 255;

    pc  <= next_pc;
end

其中{{24{immediate[8] }}符号表示立即符号位，即立即重复[8]，24次。

Answer 3

必须有一个相关的输入来指示它是否是分支指令。

通常，从处理器的角度来看，指令的子集用于指示PC是否应该正常递增或者是否存在分支/跳转指令。

在您的情况下，我们可以采取额外的输入来指示分支指令。

always @ (posedge clk)
begin
  if (rst)
    pc <= 'h0;
  else if (branch_inst) // Extra input port "branch_inst"
    pc <= pc + immediate; // immediate in 2's complement, signed form
  else 
    pc <= pc + 1'b1;
end

带有分支的Verilog程序计数器

3 个答案: