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- たつや みやのじょう
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1 13 Verilog HDL 16 CPU CPU IP
2 reg[ msb: lsb] [ ]; reg [15:0] MEM [0:1023]; // FF
3 1 address 8 64 `resetall `timescale 1ns/10ps module mem8(address, readdata,writedata, write, read); parameter address_size = 6, mem_size = 64; input [address_size-1:0] address; input [7:0] writedata; output [7:0] readdata; input write, read; writedata readdata reg [7:0] mem [0: mem_size-1]; reg [7:0] readdata; read write read or write or address) begin if ( write == 1'b1 ) mem[ address ] <= writedata; end else readdata <= mem[address]; endmodule
4 2 inout address 3 8 memout writedata rwdata `resetall `timescale 1ns/10ps module mem8b( address, rwdata, read, write); parameter address_size = 3, mem_size = 8; input [address_size-1:0] address; inout [2: 0] rwdata; input read, write; reg [2:0] mem [ 0: mem_size-1]; reg [2:0] memout; assign rwdata = (read)? memout : 8'bz; read or write or address ) begin if ( write ) mem[address] = rwdata; memout = mem[address]; read write end endmodule Tr
5 2 FPGA,GA FF 2 16 RAM FPGA A3 GND IP
6 SRAM ADDR stable stable stable t AA READ t Ac t OZ t OZ DOUT valid valid thd WRITE DIN tst stable SRAM
7 16 CPU PLD CPU CPU 12 12
8 16 CPU ALU: I/O I/O /
9 CPU SRAM RAM) DRAM( RAM) MRAM,FeRAM,OUM,RRAM SRAM: RS DRAM SRAM Spartan II
10 16 CPU 1) Add, Sub, Xor, AND,ShiftLeft, ShitRight OP[11:0] 12 (OP[11:0]) 2) LDA, STA, LDI (12) LDI 3) / JPZ JMP 4) / JL, RET (12) LDI 5) Halt OP Code OP Code ALU 0 PC PC ALU ALU ALU Add Sub Xor AND SRL SRR LDA LDI STA JMP JPZ JL RET NOP HALT A+B A B A B A B A<< OP[11:0] A>> OP[11:0] B B A Acc Acc (OP[11:0]), PC PC+1 Acc Acc (OP[11:0]), PC PC+1 Acc Acc XOR (OP[11:0]), PC PC+1 Acc Acc AND (OP[11:0]),PC PC+1 Acc Acc<< OP[11:0], PC PC+1 Acc Acc>> OP[11:0], PC PC+1 Acc (OP[11:0]), PC PC+1 Acc OP[11:0], PC PC+1 (OP[11:0]) Acc, PC PC+1 PC OP[11:0] PC OP[11:0] if Zero/ PC PC+1 if not Zero PC OP[11:0], BAR PC+1) PC BAR PC PC+1 All outputs are 0
11 LDI OP[15:12] LDI OP[15:12] OP[11:0] (12) OP[11:0] (12) 12 K ) PC 1) 2) 3) 4) 5) LDA,ALU 6) 7) ACC
12 16bit CPU Architecture ver /11/09 LD-Bar Reset LD-PC Inc-PC Reset Sel-PC BAR pc_out PC pc_dat oprand(ir_out[11:0]) Sign Extend IR ir_out Sel-Madd LD-IR Reset Mem-add Memory 000 EFFF Memory Mapped I/O F000 FFF bar_out Op(IR[15:12]) ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf Mem-data LD-AC Reset ACC acc_out b_out Sel-IM Zero Reset Clock BAR, PC, IR, ACC have output signal for LED Op(IR[15:12]) CONT opcode ALU alu_out Halt Sel-Madd En-MOdat LD-PC Inc-PC LD-Bar LD-AC LD-IR Sel-PC Mem-RD Mem-WD Sel-IM Zero Mem-RD Mem-WD En-MOdat alu_buf Buf Clock Mem-Read Mem-Write
13 8 LDA 0) 1 PC 8 1) 2) IR IR 3) 0) 1 4) 2 1) 2) 3) IR PC 5) ACC 6) ALU ACC 7) ACC 4) 2 0) 1 5) 1) 6) 7)
14 0) 1 Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 100 Sign Extend IR # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf PC #100 LDA #1200 #200 #5AA5
15 1) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 100 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf
16 2) IR) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 100 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf
17 3) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 100 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf
18 4) 2 IR[11 0 Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf PC HALT
19 5) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 101 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf 5AA5 #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf
20 6) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 101 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf 5AA5 #200 Clock ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf ALU
21 7) Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC 101 Sign Extend IR 1200 # Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf 5AA5 #200 Clock 5AA5 ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf 8 LDA
22 0) 1( Memory 000 EFFF BAR Mem-add PC Sign Extend 1200 IR 1200 #100 #101 Mem-data Op ext_ir 1 0 mem_dat mem_buf 5AA5 #200 Clock 5AA5 ACC acc_out b_out ALU alu_out alu_buf PC (#101)
23 1 ALU 2
24 3 4
25 #000 LDI 0 0 #001 STA #20 #20(Total) #002 STA #21 #21( i) #003 LDI #004 STA #22 #22 1 #005 LDI #006 STA #23 #23( 50 #007 JL #010 #10 #008 STA #F00 total = 0; i= 1; #009 HALT end = 50; a= sum(); output a; int sum(){ total = 0; for (int j=0; j<=end; j= j+i) total = total + j; return total; } #010 LDA #21 i ( #011 ADD #22 i+1 #012 STA #21 i #013 ADD #20 i+w #014 STA #20 w #015 LDA #21 i #016 SUB #23 i-50 #017 JPZ #19 Zero#19 #018 JMP #010 #019 LDA #20 Total #01B RET #020 DC Total DC #021 DC i #022 DC : #023 DC 50
26 Reset 0 0 0
27 IP FPGA FPGAIP FPGA IP
28 CPU VerilogHDL Spartan II I/O#F00 - ALU, 7 16 TOP 8 - / PC LED5 LED RUN
29 SRAM IP data address clk Xillinx IP sram16x256). sram / write read sram sram16x256 din addr clk we dout `timescale 1ns/10ps module sram( data, address, read, write, clk ); inout [15:0] data; input [11:0] address; input read; input write; input clk; wire [15:0] out; wire [7:0] addr256; assign addr256=address[7:0]; sram16x256 s1(.addr(addr256),.clk(clk),.din(data),.dout(out),.we(write ); bufif1 DATA_BUF00(data[0],out[0],read); bufif1 DATA_BUF01(data[1],out[1],read); bufif1 DATA_BUF02(data[2],out[2],read) bufif1 DATA_BUF03(data[3],out[3],read); bufif1 DATA_BUF04(data[4],out[4],read); bufif1 DATA_BUF05(data[5],out[5],read); bufif1 DATA_BUF06(data[6],out[6],read); bufif1 DATA_BUF07(data[7],out[7],read); bufif1 DATA_BUF08(data[8],out[8],read); bufif1 DATA_BUF09(data[9],out[9],read); bufif1 DATA_BUF10(data[10],out[10],read); bufif1 DATA_BUF11(data[11],out[11],read); bufif1 DATA_BUF12(data[12],out[12],read); bufif1 DATA_BUF13(data[13],out[13],read); bufif1 DATA_BUF14(data[14],out[14],read); bufif1 DATA_BUF15(data[15],out[15],read); endmodule IP
30 / RAM FPGA.coe.coe.coe MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=16; MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=123,456,..,..,AAA 10.coe IP
31 IP 1/6
32 IP 2/6 $XLINX Verilog
33 IP 3/6 Basic Elements RAM
34 IP 4/6 Memory Elements Single Port Block Memory
35 IP 5/6 1 Single Port Block Memory 2
36 IP 6/6.coe
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38 VerilogHDL 2/2 translate_on
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