寄存器堆的设计

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1、.寄存器堆设计1、功能概述：MIPS指令格式中的寄存器号是5bits，指令可以访问25=32个32位的寄存器。这样的一堆寄存器“堆在一起”构成一个寄存器堆（RegisterFile）。2、接口说明：寄存器堆模块接口信号说明表脉冲regfile_clk，复位端regfiles_rst，写使能端regfiles_Wen,写地址regfile_Waddr，写数据regfiles_Wdata，读地址一regfiles_Raddr_1，读地址二regfiles_Raddr_2，读数据一regfiles_Rdata_1，读数据二regfiles_Rdata_2；设计思

2、路：1、复位处理是利用标志位flag实现的，当复位时，flag=0；利用i来计数，当i<31时，flag都等于0；直到i=32，复位完成，flag=1，这时，才可以进行写操作。2、当复位时，需要32个脉冲才能将寄存器全部复位。复位未完成，flag一直等于0。若复位未完成时，进行写操作，这时，并不能写进去，便出错了。所以，进行32分频，当寄存器可以写入时，复位已完成。3、设计电路源代码//----32个32位寄存器堆moduleregfile(inputregfile_clk,//脉冲inputregfile_rst,//复位端inputregfile_We

3、n,//写使能端input[4:0]regfile_Raddr_1,//读地址一input[4:0]regfile_Raddr_2,//读地址二input[4:0]regfile_Waddr,//写地址input[31:0]regfile_Wdata,//写数据output[31:0]regfile_Rdata_1,//读数据一output[31:0]regfile_Rdata_2//读数据二...);//----------------------------------reg[31:0]regfiles[0:31];//实现寄存功能reg[4:0]i;

4、//实现flag的变换regflag;//实现复位的标志regregfile_clk_1;//实现写数据的脉冲reg[4:0]count;//---32分频处理always@(posedgeregfile_clkorposedgeregfile_rst)beginif(regfile_rst)begincount<=5'd0;regfile_clk_1<=1'b0;endelseif(count<5'd16)begincount<=count+1'b1;endelsebegincount<=5'd0;regfile_clk_1<=~regfile_clk_

5、1;endend//---复位处理always@(posedgeregfile_clkorposedgeregfile_rst)beginif(regfile_rst)begini<=5'd0;...flag<=1'b0;endelseif(i<5'b11111)begini<=i+1'b1;flag<=1'b0;endelseflag<=1'b1;end//---写操作always@(posedgeregfile_clk_1)beginif(~flag)regfiles[i]<=32'd0;elsebeginif(regfile_Wen&&(regfil

6、e_Waddr!=5'd0))//写使能端为一，写地址不为零beginregfiles[regfile_Waddr]<=regfile_Wdata;//写入endendend//---读操作assignregfile_Rdata_1=(regfile_Raddr_1==5'd0)?32'd0:regfiles[regfile_Raddr_1];assignregfile_Rdata_2=(regfile_Raddr_2==5'd0)?32'd0:regfiles[regfile_Raddr_2];////--------------------------

7、--------------endmodule1、设计电路仿真...所设计的指令存储器模块电路，采用ISE仿真器工具进行了设计仿真验证，验证结果表明存储器功能以及接口时序完全正确，如下是仿真验证的波形图。附件1是仿真激励源代码。图5寄存器堆电路读写仿真波形图...附件1：moduleregfile_test;//Inputsregclk;regrst;regWen;reg[4:0]Raddr_1;reg[4:0]Raddr_2;reg[4:0]Waddr;reg[31:0]Wdata;//Outputswire[31:0]Rdata_1;wire[31:0

8、]Rdata_2;//InstantiatetheUnitUnde