Add rst and remove en from SAP-1 and SAP-2
This commit is contained in:
parent
03d0d5c982
commit
eb7cc9dc79
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@ -2,13 +2,10 @@ module adder(
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input[7:0] a,
|
input[7:0] a,
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||||||
input[7:0] b,
|
input[7:0] b,
|
||||||
input sub,
|
input sub,
|
||||||
input en,
|
output[7:0] out
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||||||
output[7:0] bus);
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);
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assign bus =
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assign out = (sub) ? a-b : a+b;
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(en) ?
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((sub) ? a-b : a+b) :
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8'bz;
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endmodule
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endmodule
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@ -1,7 +1,8 @@
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module clock(
|
module clock(
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input hlt,
|
input hlt,
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||||||
input clk_in,
|
input clk_in,
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output clk_out);
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output clk_out
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||||||
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);
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||||||
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assign clk_out = (hlt) ? 1'b0 : clk_in;
|
assign clk_out = (hlt) ? 1'b0 : clk_in;
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@ -1,7 +1,9 @@
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||||||
module controller(
|
module controller(
|
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input clk,
|
input clk,
|
||||||
input[3:0] instr,
|
input rst,
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||||||
output reg[11:0] ctrl_word);
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input[3:0] opcode,
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||||||
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output[11:0] out
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);
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localparam SIG_HLT = 11;
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localparam SIG_HLT = 11;
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localparam SIG_PC_INC = 10;
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localparam SIG_PC_INC = 10;
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||||||
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@ -21,103 +23,88 @@ localparam OP_ADD = 4'b0001;
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||||||
localparam OP_SUB = 4'b0010;
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localparam OP_SUB = 4'b0010;
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||||||
localparam OP_HLT = 4'b1111;
|
localparam OP_HLT = 4'b1111;
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||||||
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||||||
reg[2:0] stage = 0;
|
reg[2:0] stage;
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||||||
|
reg[11:0] ctrl_word;
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always @(negedge clk) begin
|
always @(negedge clk, posedge rst) begin
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if (stage == 6) begin
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if (rst) begin
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stage <= 1;
|
stage <= 0;
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end else begin
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if (stage == 5) begin
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||||||
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stage <= 0;
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||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
stage <= stage + 1;
|
stage <= stage + 1;
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||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
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||||||
|
end
|
||||||
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||||||
always @(*) begin
|
always @(*) begin
|
||||||
case (stage)
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1: begin
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ctrl_word = 12'b0;
|
ctrl_word = 12'b0;
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||||||
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||||||
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case (stage)
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||||||
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0: begin
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||||||
ctrl_word[SIG_PC_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_PC_EN] = 1;
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||||||
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
2: begin
|
1: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_PC_INC] = 1;
|
ctrl_word[SIG_PC_INC] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
3: begin
|
2: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_IR_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_IR_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
4: begin
|
3: begin
|
||||||
case (instr)
|
case (opcode)
|
||||||
OP_LDA: begin
|
OP_LDA: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
OP_ADD: begin
|
OP_ADD: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
OP_SUB: begin
|
OP_SUB: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_IR_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_MEM_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
OP_HLT: begin
|
OP_HLT: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_HLT] = 1;
|
ctrl_word[SIG_HLT] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
default: begin
|
endcase
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
end
|
||||||
|
4: begin
|
||||||
|
case (opcode)
|
||||||
|
OP_LDA: begin
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_ADD: begin
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_B_LOAD] = 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_SUB: begin
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
||||||
|
ctrl_word[SIG_B_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
endcase
|
endcase
|
||||||
end
|
end
|
||||||
5: begin
|
5: begin
|
||||||
case (instr)
|
case (opcode)
|
||||||
OP_LDA: begin
|
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
OP_ADD: begin
|
OP_ADD: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_B_LOAD] = 1;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
OP_SUB: begin
|
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_MEM_EN] = 1;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_B_LOAD] = 1;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
default: begin
|
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
endcase
|
|
||||||
end
|
|
||||||
6: begin
|
|
||||||
case (instr)
|
|
||||||
OP_ADD: begin
|
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_ADDER_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_ADDER_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
OP_SUB: begin
|
OP_SUB: begin
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
ctrl_word[SIG_ADDER_SUB] = 1;
|
ctrl_word[SIG_ADDER_SUB] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_ADDER_EN] = 1;
|
ctrl_word[SIG_ADDER_EN] = 1;
|
||||||
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
ctrl_word[SIG_A_LOAD] = 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
default: begin
|
endcase
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
endcase
|
|
||||||
end
|
|
||||||
default: begin
|
|
||||||
ctrl_word = 12'b0;
|
|
||||||
end
|
end
|
||||||
endcase
|
endcase
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
assign out = ctrl_word;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,23 +1,22 @@
|
||||||
module ir(
|
module ir(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
input clr,
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
input[7:0] bus,
|
||||||
inout[7:0] bus,
|
output[7:0] out
|
||||||
output[3:0] instr);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] ir = 0;
|
reg[7:0] ir;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk or posedge clr) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (clr) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
ir <= 8'b0;
|
ir <= 8'b0;
|
||||||
end else if (load) begin
|
end else if (load) begin
|
||||||
ir <= bus;
|
ir <= bus;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign instr = ir[7:4];
|
assign out = ir;
|
||||||
assign bus = (en) ? ir[3:0] : 8'bz;
|
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||||||
|
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||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
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@ -1,24 +1,27 @@
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||||||
module memory(
|
module memory(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
input[7:0] bus,
|
||||||
inout[7:0] bus
|
output[7:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
initial begin
|
initial begin
|
||||||
$readmemh("program.bin", ram);
|
$readmemh("program.bin", ram);
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
reg[3:0] mar = 0;
|
reg[3:0] mar;
|
||||||
reg[7:0] ram[0:15];
|
reg[7:0] ram[0:15];
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
|
mar <= 4'b0;
|
||||||
|
end else if (load) begin
|
||||||
mar <= bus[3:0];
|
mar <= bus[3:0];
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? ram[mar] : 8'bz;
|
assign out = ram[mar];
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,22 +1,21 @@
|
||||||
module pc(
|
module pc(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
input clr,
|
input rst,
|
||||||
input inc,
|
input inc,
|
||||||
input en,
|
output[7:0] out
|
||||||
output[7:0] bus
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[3:0] pc = 0;
|
reg[3:0] pc;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk or posedge clr) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (clr) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
pc <= 4'b0;
|
pc <= 4'b0;
|
||||||
end else if (inc) begin
|
end else if (inc) begin
|
||||||
pc <= pc + 1;
|
pc <= pc + 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? pc : 8'bz;
|
assign out = pc;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,20 +1,22 @@
|
||||||
module reg_a(
|
module reg_a(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
input[7:0] bus,
|
||||||
inout[7:0] bus,
|
output[7:0] out
|
||||||
output[7:0] val);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] reg_a = 0;
|
reg[7:0] reg_a;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
|
reg_a <= 8'b0;
|
||||||
|
end else if (load) begin
|
||||||
reg_a <= bus;
|
reg_a <= bus;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? reg_a : 8'bz;
|
assign out = reg_a;
|
||||||
assign val = reg_a;
|
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,18 +1,22 @@
|
||||||
module reg_b(
|
module reg_b(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input[7:0] bus,
|
input[7:0] bus,
|
||||||
output[7:0] val);
|
output[7:0] out
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] reg_b = 0;
|
reg[7:0] reg_b;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
|
reg_b <= 8'b0;
|
||||||
|
end else if (load) begin
|
||||||
reg_b <= bus;
|
reg_b <= bus;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign val = reg_b;
|
assign out = reg_b;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
116
src/sap1/top.v
116
src/sap1/top.v
|
@ -1,82 +1,108 @@
|
||||||
module top(
|
module top(
|
||||||
input CLK);
|
input CLK
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire[7:0] bus;
|
|
||||||
|
|
||||||
wire clk;
|
reg[7:0] bus;
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(*) begin
|
||||||
|
if (ir_en) begin
|
||||||
|
bus = ir_out;
|
||||||
|
end else if (adder_en) begin
|
||||||
|
bus = adder_out;
|
||||||
|
end else if (a_en) begin
|
||||||
|
bus = a_out;
|
||||||
|
end else if (mem_en) begin
|
||||||
|
bus = mem_out;
|
||||||
|
end else if (pc_en) begin
|
||||||
|
bus = pc_out;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
bus = 8'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
wire rst;
|
||||||
wire hlt;
|
wire hlt;
|
||||||
|
wire clk;
|
||||||
clock clock(
|
clock clock(
|
||||||
.hlt(hlt),
|
.hlt(hlt),
|
||||||
.clk_in(CLK),
|
.clk_in(CLK),
|
||||||
.clk_out(clk)
|
.clk_out(clk)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire clr;
|
|
||||||
wire pc_en;
|
|
||||||
wire pc_inc;
|
wire pc_inc;
|
||||||
|
wire pc_en;
|
||||||
|
wire[7:0] pc_out;
|
||||||
pc pc(
|
pc pc(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.inc(pc_inc),
|
.inc(pc_inc),
|
||||||
.en(pc_en),
|
.out(pc_out)
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire a_load;
|
|
||||||
wire a_en;
|
|
||||||
wire[7:0] a_val;
|
|
||||||
reg_a reg_a(
|
|
||||||
.clk(clk),
|
|
||||||
.load(a_load),
|
|
||||||
.en(a_en),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
|
||||||
.val(a_val)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire b_load;
|
|
||||||
wire[7:0] b_val;
|
|
||||||
reg_b reg_b(
|
|
||||||
.clk(clk),
|
|
||||||
.load(b_load),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
|
||||||
.val(b_val)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire adder_sub;
|
|
||||||
wire adder_en;
|
|
||||||
adder adder(
|
|
||||||
.a(a_val),
|
|
||||||
.b(b_val),
|
|
||||||
.sub(adder_sub),
|
|
||||||
.en(adder_en),
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire mar_load;
|
wire mar_load;
|
||||||
wire mem_en;
|
wire mem_en;
|
||||||
|
wire[7:0] mem_out;
|
||||||
memory mem(
|
memory mem(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(mar_load),
|
.load(mar_load),
|
||||||
.en(mem_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
.bus(bus)
|
.out(mem_out)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire a_load;
|
||||||
|
wire a_en;
|
||||||
|
wire[7:0] a_out;
|
||||||
|
reg_a reg_a(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.load(a_load),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(a_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire b_load;
|
||||||
|
wire[7:0] b_out;
|
||||||
|
reg_b reg_b(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.load(b_load),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(b_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire adder_sub;
|
||||||
|
wire adder_en;
|
||||||
|
wire[7:0] adder_out;
|
||||||
|
adder adder(
|
||||||
|
.a(a_out),
|
||||||
|
.b(b_out),
|
||||||
|
.sub(adder_sub),
|
||||||
|
.out(adder_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
wire ir_load;
|
wire ir_load;
|
||||||
wire ir_en;
|
wire ir_en;
|
||||||
wire[3:0] ir_instr;
|
wire[7:0] ir_out;
|
||||||
ir ir(
|
ir ir(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(ir_load),
|
.load(ir_load),
|
||||||
.en(ir_en),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
.instr(ir_instr)
|
.out(ir_out)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
controller controller(
|
controller controller(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.instr(ir_instr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.ctrl_word(
|
.opcode(ir_out[7:4]),
|
||||||
|
.out(
|
||||||
{
|
{
|
||||||
hlt,
|
hlt,
|
||||||
pc_inc,
|
pc_inc,
|
||||||
|
|
|
@ -1,8 +1,29 @@
|
||||||
module top_tb();
|
module top_tb();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
initial begin
|
initial begin
|
||||||
$dumpfile("top_tb.vcd");
|
$dumpfile("top_tb.vcd");
|
||||||
$dumpvars(0, top_tb);
|
$dumpvars(0, top_tb);
|
||||||
|
rst = 1;
|
||||||
|
#1 rst = 0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
reg[7:0] bus;
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(*) begin
|
||||||
|
if (ir_en) begin
|
||||||
|
bus = ir_out;
|
||||||
|
end else if (adder_en) begin
|
||||||
|
bus = adder_out;
|
||||||
|
end else if (a_en) begin
|
||||||
|
bus = a_out;
|
||||||
|
end else if (mem_en) begin
|
||||||
|
bus = mem_out;
|
||||||
|
end else if (pc_en) begin
|
||||||
|
bus = pc_out;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
bus = 8'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
reg clk_in = 0;
|
reg clk_in = 0;
|
||||||
|
@ -15,80 +36,86 @@ end
|
||||||
|
|
||||||
wire clk;
|
wire clk;
|
||||||
wire hlt;
|
wire hlt;
|
||||||
wire clr;
|
reg rst;
|
||||||
wire[7:0] bus;
|
|
||||||
|
|
||||||
clock clock(
|
clock clock(
|
||||||
.hlt(hlt),
|
.hlt(hlt),
|
||||||
.clk_in(clk_in),
|
.clk_in(clk_in),
|
||||||
.clk_out(clk)
|
.clk_out(clk)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire pc_en;
|
|
||||||
wire pc_inc;
|
wire pc_inc;
|
||||||
|
wire[7:0] pc_out;
|
||||||
|
wire pc_en;
|
||||||
pc pc(
|
pc pc(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.inc(pc_inc),
|
.inc(pc_inc),
|
||||||
.en(pc_en),
|
.out(pc_out)
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire a_load;
|
|
||||||
wire a_en;
|
|
||||||
wire[7:0] a_val;
|
|
||||||
reg_a reg_a(
|
|
||||||
.clk(clk),
|
|
||||||
.load(a_load),
|
|
||||||
.en(a_en),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
|
||||||
.val(a_val)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire b_load;
|
|
||||||
wire[7:0] b_val;
|
|
||||||
reg_b reg_b(
|
|
||||||
.clk(clk),
|
|
||||||
.load(b_load),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
|
||||||
.val(b_val)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire adder_sub;
|
|
||||||
wire adder_en;
|
|
||||||
adder adder(
|
|
||||||
.a(a_val),
|
|
||||||
.b(b_val),
|
|
||||||
.sub(adder_sub),
|
|
||||||
.en(adder_en),
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
wire mar_load;
|
wire mar_load;
|
||||||
wire mem_en;
|
wire mem_en;
|
||||||
|
wire[7:0] mem_out;
|
||||||
memory mem(
|
memory mem(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(mar_load),
|
.load(mar_load),
|
||||||
.en(mem_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
.bus(bus)
|
.out(mem_out)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire a_load;
|
||||||
|
wire a_en;
|
||||||
|
wire[7:0] a_out;
|
||||||
|
reg_a reg_a(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.load(a_load),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(a_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire b_load;
|
||||||
|
wire[7:0] b_out;
|
||||||
|
reg_b reg_b(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.load(b_load),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(b_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire adder_sub;
|
||||||
|
wire adder_en;
|
||||||
|
wire[7:0] adder_out;
|
||||||
|
adder adder(
|
||||||
|
.a(a_out),
|
||||||
|
.b(b_out),
|
||||||
|
.sub(adder_sub),
|
||||||
|
.out(adder_out)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
wire ir_load;
|
wire ir_load;
|
||||||
wire ir_en;
|
wire ir_en;
|
||||||
wire[3:0] ir_instr;
|
wire[7:0] ir_out;
|
||||||
ir ir(
|
ir ir(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(ir_load),
|
.load(ir_load),
|
||||||
.en(ir_en),
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
.instr(ir_instr)
|
.out(ir_out)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
controller controller(
|
controller controller(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.instr(ir_instr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.ctrl_word(
|
.opcode(ir_out[7:4]),
|
||||||
|
.out(
|
||||||
{
|
{
|
||||||
hlt,
|
hlt,
|
||||||
pc_inc,
|
pc_inc,
|
||||||
|
|
|
@ -1,14 +1,15 @@
|
||||||
module alu(
|
module alu(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input[7:0] a,
|
input[7:0] a,
|
||||||
input[2:0] op,
|
input[2:0] op,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
input[15:0] bus,
|
||||||
inout[15:0] bus
|
output[7:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] alu = 0;
|
reg[7:0] alu;
|
||||||
reg[7:0] tmp = 0;
|
reg[7:0] tmp;
|
||||||
|
|
||||||
localparam OP_ADD = 0;
|
localparam OP_ADD = 0;
|
||||||
localparam OP_SUB = 1;
|
localparam OP_SUB = 1;
|
||||||
|
@ -19,8 +20,10 @@ localparam OP_CMA = 5;
|
||||||
localparam OP_RAL = 6;
|
localparam OP_RAL = 6;
|
||||||
localparam OP_RAR = 7;
|
localparam OP_RAR = 7;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
|
tmp <= 8'b0;
|
||||||
|
end else if (load) begin
|
||||||
tmp <= bus[7:0];
|
tmp <= bus[7:0];
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
@ -58,7 +61,7 @@ always @(*) begin
|
||||||
endcase
|
endcase
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? alu : 16'bz;
|
assign out = alu;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,8 +1,9 @@
|
||||||
module controller(
|
module controller(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
input[7:0] instr,
|
input rst,
|
||||||
|
input[7:0] opcode,
|
||||||
input[1:0] flags,
|
input[1:0] flags,
|
||||||
output reg[33:0] ctrl_word
|
output[33:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
localparam SIG_END = 34;
|
localparam SIG_END = 34;
|
||||||
|
@ -48,33 +49,41 @@ localparam OP_JM = 8'hFA;
|
||||||
localparam FLAG_Z = 1;
|
localparam FLAG_Z = 1;
|
||||||
localparam FLAG_S = 0;
|
localparam FLAG_S = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
reg[34:0] ctrl_word;
|
||||||
|
|
||||||
reg[34:0] ctrl_rom[0:4095];
|
reg[34:0] ctrl_rom[0:4095];
|
||||||
initial begin
|
initial begin
|
||||||
$readmemb("ctrl_rom.bin", ctrl_rom);
|
$readmemb("ctrl_rom.bin", ctrl_rom);
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
reg reset = 0;
|
reg[3:0] stage;
|
||||||
reg[3:0] stage = 0;
|
always @(negedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
always @(negedge clk) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
if (reset) begin
|
stage <= 0;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
if (stage_rst) begin
|
||||||
stage <= 0;
|
stage <= 0;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
stage <= stage + 1;
|
stage <= stage + 1;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
reg stage_rst;
|
||||||
always @(*) begin
|
always @(*) begin
|
||||||
ctrl_word = ctrl_rom[{instr, stage}];
|
ctrl_word = ctrl_rom[{opcode, stage}];
|
||||||
|
|
||||||
if ((instr == OP_JZ && stage == 4 && flags[FLAG_Z] == 0) ||
|
if ((opcode == OP_JZ && stage == 4 && flags[FLAG_Z] == 0) ||
|
||||||
(instr == OP_JNZ && stage == 4 && flags[FLAG_Z] == 1) ||
|
(opcode == OP_JNZ && stage == 4 && flags[FLAG_Z] == 1) ||
|
||||||
(instr == OP_JM && stage == 4 && flags[FLAG_S] == 0))
|
(opcode == OP_JM && stage == 4 && flags[FLAG_S] == 0))
|
||||||
begin
|
begin
|
||||||
reset = 1;
|
stage_rst = 1;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
reset = ctrl_rom[{instr, stage}][SIG_END];
|
stage_rst = ctrl_rom[{opcode, stage}][SIG_END];
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
assign out = ctrl_word;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,5 +1,6 @@
|
||||||
module flags(
|
module flags(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input[7:0] a,
|
input[7:0] a,
|
||||||
input[7:0] b,
|
input[7:0] b,
|
||||||
input[7:0] c,
|
input[7:0] c,
|
||||||
|
@ -12,22 +13,24 @@ module flags(
|
||||||
localparam FLAG_Z = 1;
|
localparam FLAG_Z = 1;
|
||||||
localparam FLAG_S = 0;
|
localparam FLAG_S = 0;
|
||||||
|
|
||||||
reg[1:0] data = 0;
|
reg[1:0] flags;
|
||||||
|
|
||||||
always @(negedge clk) begin
|
always @(negedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load_a) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
data[FLAG_Z] <= (a == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
flags <= 2'b0;
|
||||||
data[FLAG_S] <= (a[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
end else if (load_a) begin
|
||||||
|
flags[FLAG_Z] <= (a == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
|
flags[FLAG_S] <= (a[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
end else if (load_b) begin
|
end else if (load_b) begin
|
||||||
data[FLAG_Z] <= (b == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
flags[FLAG_Z] <= (b == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
data[FLAG_S] <= (b[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
flags[FLAG_S] <= (b[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
end else if (load_c) begin
|
end else if (load_c) begin
|
||||||
data[FLAG_Z] <= (c == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
flags[FLAG_Z] <= (c == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
data[FLAG_S] <= (c[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
flags[FLAG_S] <= (c[7] == 1) ? 1'b1 : 1'b0;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign out = data;
|
assign out = flags;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,22 +1,22 @@
|
||||||
module ir(
|
module ir(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
input clr,
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input[15:0] bus,
|
input[15:0] bus,
|
||||||
output[7:0] out
|
output[7:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] data = 0;
|
reg[7:0] ir;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk or posedge clr) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (clr) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
data <= 8'b0;
|
ir <= 8'b0;
|
||||||
end else if (load) begin
|
end else if (load) begin
|
||||||
data <= bus[7:0];
|
ir <= bus[7:0];
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign out = data;
|
assign out = ir;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,25 +1,31 @@
|
||||||
module memory(
|
module memory(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input mar_loadh,
|
input mar_loadh,
|
||||||
input mar_loadl,
|
input mar_loadl,
|
||||||
input mdr_load,
|
input mdr_load,
|
||||||
input mdr_en,
|
|
||||||
input ram_load,
|
input ram_load,
|
||||||
input ram_enh,
|
input ram_enh,
|
||||||
input ram_enl,
|
input ram_enl,
|
||||||
input call,
|
input call,
|
||||||
input ret,
|
input ret,
|
||||||
inout[15:0] bus
|
input[15:0] bus,
|
||||||
|
output[15:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
initial begin
|
initial begin
|
||||||
$readmemh("program.bin", ram);
|
$readmemh("program.bin", ram);
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
reg[15:0] mar = 0;
|
reg[15:0] mar;
|
||||||
reg[15:0] mdr = 0;
|
reg[15:0] mdr;
|
||||||
reg[7:0] ram[0:65535];
|
reg[7:0] ram[0:65535];
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(posedge rst) begin
|
||||||
|
mar <= 16'b0;
|
||||||
|
mdr <= 16'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk) begin
|
||||||
if (mar_loadh) begin
|
if (mar_loadh) begin
|
||||||
mar[15:8] <= bus[15:8];
|
mar[15:8] <= bus[15:8];
|
||||||
|
@ -33,30 +39,22 @@ always @(posedge clk) begin
|
||||||
mdr[7:0] <= bus[7:0];
|
mdr[7:0] <= bus[7:0];
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
if (ram_load) begin
|
|
||||||
ram[mar] <= mdr;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
if (ram_enh) begin
|
|
||||||
mdr[15:8] <= ram[mar];
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
if (ram_enl) begin
|
|
||||||
mdr[7:0] <= ram[mar];
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
if (call) begin
|
|
||||||
ram[16'hFFFE] <= bus[15:8];
|
|
||||||
ram[16'hFFFF] <= bus[7:0];
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
if (ret) begin
|
if (ret) begin
|
||||||
mdr[15:8] <= ram[16'hFFFE];
|
mdr[15:8] <= ram[16'hFFFE];
|
||||||
mdr[7:0] <= ram[16'hFFFF];
|
mdr[7:0] <= ram[16'hFFFF];
|
||||||
|
end else if (call) begin
|
||||||
|
ram[16'hFFFE] <= bus[15:8];
|
||||||
|
ram[16'hFFFF] <= bus[7:0];
|
||||||
|
end else if (ram_enh) begin
|
||||||
|
mdr[15:8] <= ram[mar];
|
||||||
|
end else if (ram_enl) begin
|
||||||
|
mdr[7:0] <= ram[mar];
|
||||||
|
end else if (ram_load) begin
|
||||||
|
ram[mar] <= mdr;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (mdr_en) ? mdr : 16'bz;
|
assign out = mdr;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,16 +1,16 @@
|
||||||
module pc(
|
module pc(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
input clr,
|
input rst,
|
||||||
input inc,
|
input inc,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
input[15:0] bus,
|
||||||
output[15:0] bus
|
output[15:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[15:0] pc = 0;
|
reg[15:0] pc;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk or posedge clr) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (clr) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
pc <= 16'b0;
|
pc <= 16'b0;
|
||||||
end else if (load) begin
|
end else if (load) begin
|
||||||
pc <= bus;
|
pc <= bus;
|
||||||
|
@ -19,7 +19,7 @@ always @(posedge clk or posedge clr) begin
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? pc : 16'bz;
|
assign out = pc;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,17 +1,19 @@
|
||||||
module register(
|
module register(
|
||||||
input clk,
|
input clk,
|
||||||
|
input rst,
|
||||||
input load,
|
input load,
|
||||||
input en,
|
|
||||||
input inc,
|
input inc,
|
||||||
input dec,
|
input dec,
|
||||||
inout[15:0] bus,
|
input[15:0] bus,
|
||||||
output[7:0] out
|
output[7:0] out
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
reg[7:0] data = 0;
|
reg[7:0] data;
|
||||||
|
|
||||||
always @(posedge clk) begin
|
always @(posedge clk, posedge rst) begin
|
||||||
if (load) begin
|
if (rst) begin
|
||||||
|
data <= 8'b0;
|
||||||
|
end else if (load) begin
|
||||||
data <= bus[7:0];
|
data <= bus[7:0];
|
||||||
end else if (inc) begin
|
end else if (inc) begin
|
||||||
data <= data + 1;
|
data <= data + 1;
|
||||||
|
@ -20,7 +22,6 @@ always @(posedge clk) begin
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign bus = (en) ? {8'b0, data} : 16'bz;
|
|
||||||
assign out = data;
|
assign out = data;
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
162
src/sap2/top.v
162
src/sap2/top.v
|
@ -3,49 +3,57 @@ module top(
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
wire[15:0] bus;
|
reg[15:0] bus;
|
||||||
wire clr;
|
|
||||||
|
always @(*) begin
|
||||||
|
if (a_en) begin
|
||||||
|
bus = a_out;
|
||||||
|
end else if (b_en) begin
|
||||||
|
bus = b_out;
|
||||||
|
end else if (c_en) begin
|
||||||
|
bus = c_out;
|
||||||
|
end else if (alu_en) begin
|
||||||
|
bus = alu_out;
|
||||||
|
end else if (pc_en) begin
|
||||||
|
bus = pc_out;
|
||||||
|
end else if (mdr_en) begin
|
||||||
|
bus = mem_out;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
bus = 16'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
wire rst;
|
||||||
wire hlt;
|
wire hlt;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
wire clk;
|
wire clk;
|
||||||
clock clock(
|
clock clock(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.hlt(hlt),
|
.hlt(hlt),
|
||||||
.clk_in(CLK),
|
.clk_in(CLK),
|
||||||
|
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.clk_out(clk)
|
.clk_out(clk)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire pc_inc;
|
wire pc_inc;
|
||||||
wire pc_load;
|
wire pc_load;
|
||||||
wire pc_en;
|
wire pc_en;
|
||||||
|
wire[15:0] pc_out;
|
||||||
pc pc(
|
pc pc(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.inc(pc_inc),
|
.inc(pc_inc),
|
||||||
.load(pc_load),
|
.load(pc_load),
|
||||||
.en(pc_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(pc_out)
|
||||||
// Output
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire ir_load;
|
wire ir_load;
|
||||||
wire[7:0] ir_instr;
|
wire[7:0] ir_out;
|
||||||
ir ir(
|
ir ir(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(ir_load),
|
.load(ir_load),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(ir_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(ir_instr)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire mar_loadh;
|
wire mar_loadh;
|
||||||
|
@ -57,153 +65,115 @@ wire ram_enh;
|
||||||
wire ram_enl;
|
wire ram_enl;
|
||||||
wire call;
|
wire call;
|
||||||
wire ret;
|
wire ret;
|
||||||
|
wire[15:0] mem_out;
|
||||||
memory mem(
|
memory mem(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.mar_loadh(mar_loadh),
|
.mar_loadh(mar_loadh),
|
||||||
.mar_loadl(mar_loadl),
|
.mar_loadl(mar_loadl),
|
||||||
.mdr_load(mdr_load),
|
.mdr_load(mdr_load),
|
||||||
.mdr_en(mdr_en),
|
|
||||||
.ram_load(ram_load),
|
.ram_load(ram_load),
|
||||||
.ram_enh(ram_enh),
|
.ram_enh(ram_enh),
|
||||||
.ram_enl(ram_enl),
|
.ram_enl(ram_enl),
|
||||||
.call(call),
|
.call(call),
|
||||||
.ret(ret),
|
.ret(ret),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
// Inout
|
.out(mem_out)
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire a_load;
|
wire a_load;
|
||||||
wire a_en;
|
wire a_en;
|
||||||
wire a_inc;
|
wire a_inc;
|
||||||
wire a_dec;
|
wire a_dec;
|
||||||
wire[7:0] a_val;
|
wire[7:0] a_out;
|
||||||
register reg_a(
|
register reg_a(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(a_load),
|
.load(a_load),
|
||||||
.en(a_en),
|
|
||||||
.inc(a_inc),
|
.inc(a_inc),
|
||||||
.dec(a_dec),
|
.dec(a_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(a_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(a_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire b_load;
|
wire b_load;
|
||||||
wire b_en;
|
wire b_en;
|
||||||
wire b_inc;
|
wire b_inc;
|
||||||
wire b_dec;
|
wire b_dec;
|
||||||
wire[7:0] b_val;
|
wire[7:0] b_out;
|
||||||
register reg_b(
|
register reg_b(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(b_load),
|
.load(b_load),
|
||||||
.en(b_en),
|
|
||||||
.inc(b_inc),
|
.inc(b_inc),
|
||||||
.dec(b_dec),
|
.dec(b_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(b_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(b_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire c_load;
|
wire c_load;
|
||||||
wire c_en;
|
wire c_en;
|
||||||
wire c_inc;
|
wire c_inc;
|
||||||
wire c_dec;
|
wire c_dec;
|
||||||
wire[7:0] c_val;
|
wire[7:0] c_out;
|
||||||
register reg_c(
|
register reg_c(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(c_load),
|
.load(c_load),
|
||||||
.en(c_en),
|
|
||||||
.inc(c_inc),
|
.inc(c_inc),
|
||||||
.dec(c_dec),
|
.dec(c_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(c_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(c_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire[2:0] alu_op;
|
wire[2:0] alu_op;
|
||||||
wire alu_load;
|
wire alu_load;
|
||||||
wire alu_en;
|
wire alu_en;
|
||||||
|
wire[7:0] alu_out;
|
||||||
alu alu(
|
alu alu(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.a(a_val),
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.a(a_out),
|
||||||
.load(alu_load),
|
.load(alu_load),
|
||||||
.op(alu_op),
|
.op(alu_op),
|
||||||
.en(alu_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(alu_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire[1:0] flags_val;
|
wire[1:0] flags_out;
|
||||||
wire flags_lda;
|
wire flags_lda;
|
||||||
wire flags_ldb;
|
wire flags_ldb;
|
||||||
wire flags_ldc;
|
wire flags_ldc;
|
||||||
flags flags(
|
flags flags(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.a(a_val),
|
.rst(rst),
|
||||||
.b(b_val),
|
.a(a_out),
|
||||||
.c(c_val),
|
.b(b_out),
|
||||||
|
.c(c_out),
|
||||||
.load_a(flags_lda),
|
.load_a(flags_lda),
|
||||||
.load_b(flags_ldb),
|
.load_b(flags_ldb),
|
||||||
.load_c(flags_ldc),
|
.load_c(flags_ldc),
|
||||||
|
.out(flags_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(flags_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
controller controller(
|
controller controller(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.instr(ir_instr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.flags(flags_val),
|
.opcode(ir_out),
|
||||||
.ctrl_word({
|
.flags(flags_out),
|
||||||
|
.out({
|
||||||
hlt,
|
hlt,
|
||||||
a_load,
|
a_load, a_en, a_inc, a_dec,
|
||||||
a_en,
|
b_load, b_en, b_inc, b_dec,
|
||||||
a_inc,
|
c_load, c_en, c_inc, c_dec,
|
||||||
a_dec,
|
flags_lda, flags_ldb, flags_ldc,
|
||||||
b_load,
|
alu_op, alu_load, alu_en,
|
||||||
b_en,
|
|
||||||
b_inc,
|
|
||||||
b_dec,
|
|
||||||
c_load,
|
|
||||||
c_en,
|
|
||||||
c_inc,
|
|
||||||
c_dec,
|
|
||||||
flags_lda,
|
|
||||||
flags_ldb,
|
|
||||||
flags_ldc,
|
|
||||||
alu_op,
|
|
||||||
alu_load,
|
|
||||||
alu_en,
|
|
||||||
ir_load,
|
ir_load,
|
||||||
pc_inc,
|
pc_inc, pc_load, pc_en,
|
||||||
pc_load,
|
mar_loadh, mar_loadl, mdr_load,
|
||||||
pc_en,
|
|
||||||
mar_loadh,
|
|
||||||
mar_loadl,
|
|
||||||
mdr_load,
|
|
||||||
mdr_en,
|
mdr_en,
|
||||||
ram_load,
|
ram_load, ram_enh, ram_enl,
|
||||||
ram_enh,
|
call, ret})
|
||||||
ram_enl,
|
|
||||||
call,
|
|
||||||
ret})
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
|
@ -4,8 +4,29 @@ module top_tb();
|
||||||
initial begin
|
initial begin
|
||||||
$dumpfile("top_tb.vcd");
|
$dumpfile("top_tb.vcd");
|
||||||
$dumpvars(0, top_tb);
|
$dumpvars(0, top_tb);
|
||||||
|
rst = 1;
|
||||||
|
#1 rst = 0;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
reg[15:0] bus;
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(*) begin
|
||||||
|
if (a_en) begin
|
||||||
|
bus = a_out;
|
||||||
|
end else if (b_en) begin
|
||||||
|
bus = b_out;
|
||||||
|
end else if (c_en) begin
|
||||||
|
bus = c_out;
|
||||||
|
end else if (alu_en) begin
|
||||||
|
bus = alu_out;
|
||||||
|
end else if (pc_en) begin
|
||||||
|
bus = pc_out;
|
||||||
|
end else if (mdr_en) begin
|
||||||
|
bus = mem_out;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
bus = 16'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
reg clk_in = 0;
|
reg clk_in = 0;
|
||||||
integer i;
|
integer i;
|
||||||
|
@ -15,49 +36,36 @@ initial begin
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
reg rst;
|
||||||
wire hlt;
|
wire hlt;
|
||||||
wire clr = 0;
|
|
||||||
wire[15:0] bus;
|
|
||||||
|
|
||||||
wire clk;
|
wire clk;
|
||||||
clock clock(
|
clock clock(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.hlt(hlt),
|
.hlt(hlt),
|
||||||
.clk_in(clk_in),
|
.clk_in(clk_in),
|
||||||
|
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.clk_out(clk)
|
.clk_out(clk)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire pc_inc;
|
wire pc_inc;
|
||||||
wire pc_load;
|
wire pc_load;
|
||||||
wire pc_en;
|
wire pc_en;
|
||||||
|
wire[15:0] pc_out;
|
||||||
pc pc(
|
pc pc(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.inc(pc_inc),
|
.inc(pc_inc),
|
||||||
.load(pc_load),
|
.load(pc_load),
|
||||||
.en(pc_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(pc_out)
|
||||||
// Output
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire ir_load;
|
wire ir_load;
|
||||||
wire[7:0] ir_val;
|
wire[7:0] ir_out;
|
||||||
ir ir(
|
ir ir(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.clr(clr),
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(ir_load),
|
.load(ir_load),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(ir_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(ir_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire mar_loadh;
|
wire mar_loadh;
|
||||||
|
@ -69,153 +77,115 @@ wire ram_enh;
|
||||||
wire ram_enl;
|
wire ram_enl;
|
||||||
wire call;
|
wire call;
|
||||||
wire ret;
|
wire ret;
|
||||||
|
wire[15:0] mem_out;
|
||||||
memory mem(
|
memory mem(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.mar_loadh(mar_loadh),
|
.mar_loadh(mar_loadh),
|
||||||
.mar_loadl(mar_loadl),
|
.mar_loadl(mar_loadl),
|
||||||
.mdr_load(mdr_load),
|
.mdr_load(mdr_load),
|
||||||
.mdr_en(mdr_en),
|
|
||||||
.ram_load(ram_load),
|
.ram_load(ram_load),
|
||||||
.ram_enh(ram_enh),
|
.ram_enh(ram_enh),
|
||||||
.ram_enl(ram_enl),
|
.ram_enl(ram_enl),
|
||||||
.call(call),
|
.call(call),
|
||||||
.ret(ret),
|
.ret(ret),
|
||||||
|
.bus(bus),
|
||||||
// Inout
|
.out(mem_out)
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire a_load;
|
wire a_load;
|
||||||
wire a_en;
|
wire a_en;
|
||||||
wire a_inc;
|
wire a_inc;
|
||||||
wire a_dec;
|
wire a_dec;
|
||||||
wire[7:0] a_val;
|
wire[7:0] a_out;
|
||||||
register reg_a(
|
register reg_a(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(a_load),
|
.load(a_load),
|
||||||
.en(a_en),
|
|
||||||
.inc(a_inc),
|
.inc(a_inc),
|
||||||
.dec(a_dec),
|
.dec(a_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(a_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(a_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire b_load;
|
wire b_load;
|
||||||
wire b_en;
|
wire b_en;
|
||||||
wire b_inc;
|
wire b_inc;
|
||||||
wire b_dec;
|
wire b_dec;
|
||||||
wire[7:0] b_val;
|
wire[7:0] b_out;
|
||||||
register reg_b(
|
register reg_b(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(b_load),
|
.load(b_load),
|
||||||
.en(b_en),
|
|
||||||
.inc(b_inc),
|
.inc(b_inc),
|
||||||
.dec(b_dec),
|
.dec(b_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(b_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(b_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire c_load;
|
wire c_load;
|
||||||
wire c_en;
|
wire c_en;
|
||||||
wire c_inc;
|
wire c_inc;
|
||||||
wire c_dec;
|
wire c_dec;
|
||||||
wire[7:0] c_val;
|
wire[7:0] c_out;
|
||||||
register reg_c(
|
register reg_c(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
.load(c_load),
|
.load(c_load),
|
||||||
.en(c_en),
|
|
||||||
.inc(c_inc),
|
.inc(c_inc),
|
||||||
.dec(c_dec),
|
.dec(c_dec),
|
||||||
|
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(c_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(c_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire[2:0] alu_op;
|
wire[2:0] alu_op;
|
||||||
wire alu_load;
|
wire alu_load;
|
||||||
wire alu_en;
|
wire alu_en;
|
||||||
|
wire[7:0] alu_out;
|
||||||
alu alu(
|
alu alu(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.a(a_val),
|
.rst(rst),
|
||||||
|
.a(a_out),
|
||||||
.load(alu_load),
|
.load(alu_load),
|
||||||
.op(alu_op),
|
.op(alu_op),
|
||||||
.en(alu_en),
|
.bus(bus),
|
||||||
|
.out(alu_out)
|
||||||
// Inout
|
|
||||||
.bus(bus)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire[1:0] flags_val;
|
wire[1:0] flags_out;
|
||||||
wire flags_lda;
|
wire flags_lda;
|
||||||
wire flags_ldb;
|
wire flags_ldb;
|
||||||
wire flags_ldc;
|
wire flags_ldc;
|
||||||
flags flags(
|
flags flags(
|
||||||
// In
|
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.a(a_val),
|
.rst(rst),
|
||||||
.b(b_val),
|
.a(a_out),
|
||||||
.c(c_val),
|
.b(b_out),
|
||||||
|
.c(c_out),
|
||||||
.load_a(flags_lda),
|
.load_a(flags_lda),
|
||||||
.load_b(flags_ldb),
|
.load_b(flags_ldb),
|
||||||
.load_c(flags_ldc),
|
.load_c(flags_ldc),
|
||||||
|
.out(flags_out)
|
||||||
// Out
|
|
||||||
.out(flags_val)
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
controller controller(
|
controller controller(
|
||||||
.clk(clk),
|
.clk(clk),
|
||||||
.instr(ir_val),
|
.rst(rst),
|
||||||
.flags(flags_val),
|
.opcode(ir_out),
|
||||||
.ctrl_word({
|
.flags(flags_out),
|
||||||
|
.out({
|
||||||
hlt,
|
hlt,
|
||||||
a_load,
|
a_load, a_en, a_inc, a_dec,
|
||||||
a_en,
|
b_load, b_en, b_inc, b_dec,
|
||||||
a_inc,
|
c_load, c_en, c_inc, c_dec,
|
||||||
a_dec,
|
flags_lda, flags_ldb, flags_ldc,
|
||||||
b_load,
|
alu_op, alu_load, alu_en,
|
||||||
b_en,
|
|
||||||
b_inc,
|
|
||||||
b_dec,
|
|
||||||
c_load,
|
|
||||||
c_en,
|
|
||||||
c_inc,
|
|
||||||
c_dec,
|
|
||||||
flags_lda,
|
|
||||||
flags_ldb,
|
|
||||||
flags_ldc,
|
|
||||||
alu_op,
|
|
||||||
alu_load,
|
|
||||||
alu_en,
|
|
||||||
ir_load,
|
ir_load,
|
||||||
pc_inc,
|
pc_inc, pc_load, pc_en,
|
||||||
pc_load,
|
mar_loadh, mar_loadl, mdr_load,
|
||||||
pc_en,
|
|
||||||
mar_loadh,
|
|
||||||
mar_loadl,
|
|
||||||
mdr_load,
|
|
||||||
mdr_en,
|
mdr_en,
|
||||||
ram_load,
|
ram_load, ram_enh, ram_enl,
|
||||||
ram_enh,
|
call, ret})
|
||||||
ram_enl,
|
|
||||||
call,
|
|
||||||
ret})
|
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
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endmodule
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