世间记忆的记录者———寄存器

介绍

在cpu的计算工作中，例如简单的两数相加就需要读取两个数据然后一起送入ALU中进行运算，所以我们就需要一种装置能存储这些数据，这便是寄存器的作用。

引脚图介绍

img1

  • 加载 当输入电平为1时output引脚输出数据，当输入电平为0时寄存器output引脚为高阻抗
  • 保存 当输入电平为1时寄存器接受保存数值引脚的数据并保存其中，为0时保存寄存器内的数据
  • 保存数据引脚 为数据输入引脚
  • output 受加载引脚控制
  • 始终输出 此引脚始终输出寄存器内的值

功能介绍

由上面的引脚我们可以知道，寄存器有着读入与取出数据，保存数据的功能，下面我们来介绍下寄存器的具体实现。

代码实现

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module register_pluse (
    input reg         save_en,  //加载引脚
    input reg         load_en,  //保存引脚
    input reg   [7:0] data_in,  //保存数据引脚

    output      [7:0] data_out, //output 引脚
    output      [7:0] data_out_always // 始终输出引脚
);


reg [7:0] data_reg=8'b 00000000;  //寄存器中的数据储存器
reg [7:0] data_out_reg=8'b 00000000;  //寄存器中用来输出的端口
assign data_out_always=data_reg;  
assign data_out=data_out_reg;

always  @(save_en or load_en or data_in)   begin
    if(save_en) begin
        data_reg=data_in; //为高电平则储存数据
    end
    else begin
        data_reg=data_reg; //为低电平则保持数据
    end
  
    if (load_en) begin
        data_out_reg=data_reg; // 为高电平则输出
    end
    else begin
        data_out_reg=8'b zzzzzzzz;// 为低电平则输出高阻抗
    end
end
endmodule

modelsim测试

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`timescale 1ns/1ns
module register_pluse_tb;

reg           save_en=1'b 0;  
reg           load_en=1'b 0;
reg [7:0]     data_in=8'b 00000000;

wire    [7:0]   data_out;
wire    [7:0]   data_out_always;

initial begin
    //存入数据 1
    #50 data_in=8'b 00000001;
        save_en=1'b 1;
    #50 save_en=1'b0;

    //读取数据 1
    #50 load_en=1'b1;

    #50 load_en=1'b0;
    //存入数据 3
    #50 data_in=8'b 00000011;
        save_en=1'b 1;
    #50 save_en=1'b0;
    //读取数据 3
    #50 load_en=1'b1;
    #50 load_en=1'b0;
end
// 实例寄存器
register_pluse register_pluse_my(
    .save_en(save_en),
    .load_en(load_en),
    .data_in(data_in),

    .data_out(data_out),
    .data_out_always(data_out_always)
);

endmodule

结语

寄存器作为cpu中最为基础的单元，其的代码实现最为简单，但是其功能却为重要，其他的单元的工作都要围绕着寄存器展开，我将会在之后的文章中介绍其他的单元，敬请期待。

整点二次元

img2