门 | GATE MOCK 2017 | 问题17

在GATE MOCK 2017年的第17个问题中，涉及到了门电路。门电路是由逻辑门和时序门组成的数字电路，用于执行布尔代数的逻辑函数。

在这个问题中，需要实现一个门电路，该电路能够将两个8位二进制数进行异或操作，并将结果存储在一个8位寄存器中。具体的实现如下：

1. 硬件需求

实现这个门电路需要以下硬件:

• 2个 8位二进制数输入
• 1个 异或门
• 1个 8位寄存器

2. 代码实现

以下是这个门电路的代码实现片段，使用Verilog HDL编写：

module xor8bit(clk, in1, in2, out);
input clk;
input [7:0] in1, in2;
output reg [7:0] out;

always @(posedge clk) begin
    out <= in1 ^ in2;
end

endmodule

在这个代码片段中，xor8bit模块实现了一个8位异或门，由in1和in2作为输入，out作为输出。输入和输出都是8位的二进制数。当时钟信号clk的上升沿出现时，异或操作会发生，并将结果存储在out寄存器中。

以下是实现这个门电路的顶层设计：

module xor8bit_test;
reg [7:0] in1, in2;
wire [7:0] out;
reg clk;

xor8bit inst_xor8bit(clk, in1, in2, out);

always begin
    #5 clk <= ~clk;
end

initial begin
    clk <= 0;
    in1 <= 8'b01010101;
    in2 <= 8'b10101010;
end

endmodule

在这个代码片段中，xor8bit_test模块是这个门电路的顶层模块。inst_xor8bit实例化了之前定义的xor8bit模块。

在一个无限循环中，时钟信号clk将以5个时间单位的速度切换。初始时钟信号为0。输入1和输入2的初始值为8位的二进制数01010101和10101010。

3. 总结

门电路是数字电路中最常见的电路之一。本文讨论了一个具有异或门和8位寄存器的门电路的实现。实现了门电路的Verilog HDL代码片段，并展示了这个门电路的顶层设计的代码。