集成电路流片随笔26：tinyriscv的三级流水线细则pc

`include "defines.v"// PC寄存器模块
module pc_reg(input wire clk,input wire rst,input wire jump_flag_i,                 // 跳转标志input wire[`InstAddrBus] jump_addr_i,   // 跳转地址input wire[`Hold_Flag_Bus] hold_flag_i, // 流水线暂停标志input wire jtag_reset_flag_i,           // 复位标志output reg[`InstAddrBus] pc_o           // PC指针);always @ (posedge clk) begin// 复位if (rst == `RstEnable || jtag_reset_flag_i == 1'b1) beginpc_o <= `CpuResetAddr;// 跳转end else if (jump_flag_i == `JumpEnable) beginpc_o <= jump_addr_i;// 暂停end else if (hold_flag_i >= `Hold_Pc) beginpc_o <= pc_o;// 地址加4end else beginpc_o <= pc_o + 4'h4;endendendmodule

📌 模块功能概述

pc_reg模块负责控制指令地址（PC）的更新。它根据以下几种情况更新或保持PC值：

1. 复位（Reset）
2. 跳转（Jump）
3. 流水线暂停（Hold）
4. 正常递增

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📥 输入端口解释

端口名	位宽	说明
clk	1 bit	时钟信号
rst	1 bit	全局复位信号（高电平有效）
jump_flag_i	1 bit	跳转使能信号（高电平表示需要跳转）
jump_addr_i	InstAddrBus	跳转目标地址
hold_flag_i	Hold_Flag_Bus	保持流水线的标志位（如取指阶段暂停）
jtag_reset_flag_i	1 bit	来自JTAG接口的调试复位信号

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📤 输出端口

端口名	位宽	说明
pc_o	InstAddrBus	当前PC值（即指令地址）

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🔁 always 块说明

always @ (posedge clk)

在每个时钟上升沿，根据以下优先级更新 PC 值：

🥇 1. 复位信号优先

if (rst == `RstEnable || jtag_reset_flag_i == 1'b1)pc_o <= `CpuResetAddr;

当外部复位或JTAG调试复位触发时，PC重置为预设地址（如：0x00000000）。

🥈 2. 跳转信号

else if (jump_flag_i == `JumpEnable)pc_o <= jump_addr_i;

当检测到跳转请求时，将PC设置为跳转目标地址。

🥉 3. 流水线暂停（Hold）

else if (hold_flag_i >= `Hold_Pc)pc_o <= pc_o; // 保持不变

如果当前需要暂停（如因为缓存未命中或其他流水线控制信号），保持PC值不变。

🏁 4. 正常执行（地址加4）

elsepc_o <= pc_o + 4'h4;

如果无跳转或暂停，PC递增4字节，执行下一条指令。

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✅ 总结：状态机行为

条件	PC更新为
复位 or JTAG复位	CpuResetAddr
跳转使能	jump_addr_i
暂停标志 >= Hold_Pc	保持不变
正常	pc_o + 4