跳转的称量者———判决器

介绍

在我们编写程序的时候我们会用到if语句判断一个条件是否成立然后执行不同的代码块 ,或者用while循环执行特定的代码块。这种让pc指针跳转的模块即为判决器(arbiter)

本章的判决器的功能为通过判决器指令判断reg3内的值是否符合我们的判断条件，如果符合会向pc指针写入reg0内的值，如果不符合pc指针自加。

引脚介绍

  • reg_0 连接reg_0的always端口

  • reg_3 连接reg_3的laways端口

  • arbiter_order 判决器的指令输入端口

  • arbiter_sel 的使能端口

  • pc_sel pc寄存器的写入使能端口

  • arbiter_out的输出端口

    判决器的指令表如下:
    注：预设值（anchoring_number）为判决器的标准值，在图灵完备中判决器为有符号判决器，本判决器为无符号判决器，故本章设定值为
    8’b 11110000
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功能介绍

我们来看看如何使用判决器来进行判断操作，例如我们判断是否reg3的值是否等于预设值，如果等于跳转到特定位置，那么我们便需要先将要跳转位置的地址写入reg0，然后将reg3的值与预设值进行比较，如果相等则跳转到reg0所指向的位置。这就实现了c语言中if的实现while也是用类似的方法实现的。

代码实现

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module arbiter (
    input reg [7:0] reg_0,
    input reg [7:0] reg_3,
    input reg [2:0] arbiter_order,
    input reg       arbiter_sel,
    
    output    [7:0] arbiter_out,
    output          pc_sel
);
//将指令集定义成宏
parameter never =3'b000;
parameter value_zeros=3'b001;
parameter value_small_zero=3'b010;
parameter value_small_or_zero=3'b011;
parameter Always = 3'b100;
parameter value_not_equal_zero=3'b101;
parameter value_big_or_zero=3'b110;
parameter value_big_zero=3'b111;
//定义预设值
parameter anchoring_number=8'b11110000;

reg [7:0] arbiter_out_r;
reg pc_sel_r;

assign arbiter_out=arbiter_out_r;
assign pc_sel=pc_sel_r;
//经过判断后的输出
always @(arbiter_order or arbiter_sel )begin
    if (arbiter_sel==1'b0) begin
        arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
        pc_sel_r<=1'b0;
   end
   else if (arbiter_sel==1'b1) begin
        case(arbiter_order)
            never:  begin
                arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                pc_sel_r<=1'b0;
            end
            value_zeros: begin
                if (reg_3==anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                end
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
            end
            value_small_zero:  begin
                if (reg_3<anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                 end
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
            end
            value_small_or_zero: begin
                if (reg_3<=anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                end
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
            end
            Always: begin
                arbiter_out_r<=reg_0;
                pc_sel_r<=1'b1;
            end
            value_not_equal_zero: begin
                if (reg_3!=anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                end
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
             end
            value_big_or_zero: begin
                if (reg_3>=anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                end
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
            end
            value_big_zero: begin
                if (reg_3>anchoring_number) begin
                    arbiter_out_r<=reg_0;
                    pc_sel_r<=1'b1;
                end             
                else begin
                    arbiter_out_r<=8'b zzzzzzzz;
                    pc_sel_r<=1'b0;
                end
            end
        endcase
    end
end
endmodule

测试代码

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`timescale 1ns/1ns
module  arbiter_tb;

reg [7:0] reg_0;
reg [7:0] reg_3;
reg [2:0] arbiter_order;
reg       arbiter_sel;

wire [7:0] arbiter_out;
wire       pc_sel;


initial begin
    reg_0=8'b11110000;
    reg_3=8'b11110001;

    arbiter_sel=1'b0;

    #50arbiter_order=3'b000;
    #50 arbiter_sel=1'b1;
    #50 arbiter_order=3'b001;
    #50 arbiter_order=3'b010;
    #50 arbiter_order=3'b011;
    #50 arbiter_order=3'b100;
    #50 arbiter_order=3'b101;
    #50 arbiter_order=3'b110;
    #50 arbiter_order=3'b111;
end


arbiter arbiter_my(
    .reg_0 (reg_0),
    .reg_3 (reg_3),
    .arbiter_order (arbiter_order),
    .arbiter_sel (arbiter_sel),
    .arbiter_out (arbiter_out)
    .pc_sel      (pc_sel)
);
endmodule

结语

在本教程中我们设计了cpu中判决器实现了判决功能，至此cpu的功能位的功能已全部实现，在下一章节中我们将将介绍pc计数器。

整点二次元

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