自己动手写处理器之第二阶段（5）——ModelSim电路仿真_modelsim仿真电路图

将陆续上传本人写的新书《自己动手写处理器》（尚未出版），今天是第九篇，我尽量每周四篇

2.8 仿真

      上一节实现了一个简化的处理器取指电路，需要通过仿真以验证其功能是否正确，直观的仿真思路就是：给出一个时钟信号，上述电路会在每个时钟信号上升沿将取指地址加1，同时从指令存储器中取出一条指令，观察取指地址是否依次递增，同时观察取出的指令是否是存储器中取指地址对应的指令，如果都符合，那么上述取指电路就实现正确。此处涉及到两个问题。

      1、如何在指令存储器中存储指令，也就是指令存储器初始化问题。

      2、如何给出时钟信号？

      本节将分别解答上述问题，在此基础上，使用ModelSim进行仿真。

2.8.1 系统函数

      初始化存储器有两种方法，一种是对存储器中每个存储单元依次给出初值，如下。

rom[0] = 32'h00000000;   //存储器rom的第0个元素初始化为0x00000000
rom[1] = 32'h01010101;   //存储器rom的第1个元素初始化为0x01010101
rom[2] = 32'h02020202;   //存储器rom的第2个元素初始化为0x02020202
rom[3] = 32'h03030303;   //存储器rom的第3个元素初始化为0x03030303
......

      另一种方法是使用系统函数$readmemh，这样更加方便，但是后者只能用于仿真中。

      除了$readmemh外，在Verilog HDL中还定义了很多系统函数，比如显示当前仿真时间的函数$time、显示信号值的函数$display、暂停仿真过程的函数$stop、结束仿真过程的函数$finish等。本书主要用到了$stop、$readmemh这两个系统函数。

      1、$stop

      $stop用于对仿真过程进行控制，暂停仿真，其使用格式如下。

$stop();       // 使用格式一，不带参数
$stop(n);      // 使用格式二，带参数n，n可以等于0、1、2等值，含义如下：
               // 0:不输出任何信息；
               // 1：给出仿真时间和位置
               // 2：给出仿真时间和位置，还有其它一些运行统计数据

      当仿真程序执行到$stop语句时，将暂时停止仿真，此时设计者可以输入命令，对仿真器进行交互控制。

      2、$readmemh

      $readmemh函数用于读取文件，其作用是从外部文件中读取数据并放入存储器中。使用格式如下。

$readmemh("数据文件名", 存储对象);