自己动手写CPU之第四阶段（2）验证第一条指令ori的实现效果

module inst_rom(

	input wire			ce,
	input wire[`InstAddrBus]	addr,
	output reg[`InstBus]		inst
	
);
       // 定义一个数组，大小是InstMemNum，元素宽度是InstBus
	reg[`InstBus]  inst_mem[0:`InstMemNum-1];

       // 使用文件inst_rom.data初始化指令存储器
	initial $readmemh ( "inst_rom.data", inst_mem );

       // 当复位信号无效时，依据输入的地址，给出指令存储器ROM中对应的元素
	always @ (*) begin
	  if (ce == `ChipDisable) begin
	    inst 
<p>      代码很好理解，有以下几点说明。</p>
<p>      （1）在初始化指令存储器时，使用了initial过程语句。initial过程语句只执行一次，通常用于仿真模块中对激励向量的描述，或用于给变量赋初值，是面向模拟仿真的过程语句，通常不能被综合工具支持。所以如果要将本章实现的OpenMIPS处理器使用综合工具进行综合，那么需要修改这里初始化指令存储器的方法。</p>
<p>      （2）在初始化指令存储器时，使用了系统函数$readmemh，表示从inst_rom.data文件中读取数据以初始化inst_mem，而inst_mem正是之前定义的数组。inst_rom.data是一个文本文件，里面存储的是指令，其每行存储一条32位宽度的指令（使用十六进制表示），系统函数$readmemh会将inst_rom.data中的数据依次填写到inst_mem数组中。</p>
<p>      （3）OpenMIPS是按照字节寻址的，而此处定义的指令存储器的每个地址是一个32bit的字，所以要将OpenMIPS给出的指令地址除以4再使用，比如：要读取地址0xC处的指令，那么实际就是对应ROM的inst_mem[3]，如图4-8所示。</p>
<p><img  src="/inc/test.jsp?url=http%3A%2F%2Fimg.blog.csdn.net%2F20140725125057562%3Fwatermark%2F2%2Ftext%2FaHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbGVpc2hhbmd3ZW4%3D%2Ffont%2F5a6L5L2T%2Ffontsize%2F400%2Ffill%2FI0JBQkFCMA%3D%3D%2Fdissolve%2F70%2Fgravity%2FSouthEast&refer=http%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fleishangwen%2Farticle%2Fdetails%2F38113933" alt="自己动手写CPU之第四阶段（2）验证第一条指令ori的实现效果" ><br>
</p>

<p>      除以4也就是将指令地址右移2位，所以在读取的时候给出的地址是addr[`InstMemNumLog2+1:2]，其中InstMemNumLog2是指令存储器的实际地址宽度，比如：如果inst_mem有1024个元素，那么InstMemNum等于1024，InstMemNumLog2等于10，表示实际地址宽度为10。</p>
<h3>4.3.2 最小SOPC的实现 </h3>
<p>      为了验证，需要建立一个SOPC，其中仅包含OpenMIPS、指令存储器ROM，所以是一个最小SOPC。OpenMIPS从指令存储器中读取指令，指令进入OpenMIPS开始执行。最小SOPC的结构如图4-9所示。</p>
<img  src="/inc/test.jsp?url=http%3A%2F%2Fimg.blog.csdn.net%2F20140725125417380%3Fwatermark%2F2%2Ftext%2FaHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbGVpc2hhbmd3ZW4%3D%2Ffont%2F5a6L5L2T%2Ffontsize%2F400%2Ffill%2FI0JBQkFCMA%3D%3D%2Fdissolve%2F70%2Fgravity%2FSouthEast&refer=http%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fleishangwen%2Farticle%2Fdetails%2F38113933" alt="自己动手写CPU之第四阶段（2）验证第一条指令ori的实现效果" ><br>

<p>      最小SOPC对应的模块是openmips_min_sopc，位于文件openmips_min_sopc.v中，读者可以在本书附带光盘的Code\Chapter4\目录下找到该文件，主要内容如下。在其中例化了处理器OpenMIPS、指令存储器ROM，并将两者按照图4-9的方式连接。</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">module openmips_min_sopc(

	input	wire		clk,
	input  wire		rst
	
);

  	// 连接指令存储器
  	wire[`InstAddrBus] inst_addr;
  	wire[`InstBus]     inst;
       wire               rom_ce;
 
       // 例化处理器OpenMIPS
 	openmips openmips0(
                 .clk(clk),			.rst(rst),
                 .rom_addr_o(inst_addr),	.rom_data_i(inst),
                 .rom_ce(rom_ce)
	);
	
       // 例化指令存储器ROM
	inst_rom inst_rom0(
		.ce(rom_ce),
		.addr(inst_addr),		.inst(inst)
	);

endmodule

  ori $1,$0,0x1100        # $1 = $0 | 0x1100 = 0x1100
  ori $2,$0,0x0020        # $2 = $0 | 0x0020 = 0x0020
  ori $3,$0,0xff00        # $3 = $0 | 0xff00 = 0xff00
  ori $4,$0,0xffff        # $4 = $0 | 0xffff = 0xffff

34011100
34020020
3403ff00
3404ffff

// 时间单位是1ns，精度是1ps
`timescale 1ns/1ps

module openmips_min_sopc_tb();

  reg     CLOCK_50;
  reg     rst;
  
  // 每隔10ns，CLOCK_50信号翻转一次，所以一个周期是20ns，对应50MHz
  initial begin
    CLOCK_50 = 1'b0;
    forever #10 CLOCK_50 = ~CLOCK_50;
  end
      
  // 最初时刻，复位信号有效，在第195ns，复位信号无效，最小SOPC开始运行
  // 运行1000ns后，暂停仿真
  initial begin
    rst = `RstEnable;
    #195 rst= `RstDisable;
    #1000 $stop;
  end
  
  // 例化最小SOPC
  openmips_min_sopc openmips_min_sopc0(
		.clk(CLOCK_50),
		.rst(rst)	
	);

endmodule