简易CPU设计入门：本系统中的通用寄存器（三）
项目代码下载
请大家首先准备好本项目所用的源代码。如果已经下载了，那就不用重复下载了。如果还没有下载，那么，请大家点击下方链接，来了解下载本项目的CPU源代码的方法。
下载本项目代码
准备好了项目源代码以后，我们接着去讲解。
本节前言
在上一节，我是讲解了寄存器元素模块的两行注释与一行参数声明代码。本节，我们要来讲解着变量声明的部分。
在讲解代码之前，还是请大家在下载了项目压缩包和解压缩以后，打开本节对应的代码文件。
本节代码文件，主要是指位于【......cpu_me01\code\Ctrl_Center\】路径里面的【register_element.v】。
一. 与寄存器ID相关的线网变量
图1，为本节所讲解的变量声明部分。在这里，我还将上一节讲过了的参数声明代码也给包含了进来。之所以要包含参数声明部分，是因为，在第27行声明的 reg_id 变量与参数有着密切的关系。
图1中的27行，声明的变量，与参数 REG_ID 仅仅是大小写不同。我们再来看第29行的代码。
第29行代码，将 REG_ID 的值赋给线网变量 reg_id。这种赋值，似乎是没有必要的。因为，在代码中，使用 reg_id 的地方，其实都可以用 REG_ID 来代替。这么写，算是我个人的一种习惯。你也可以不采取我的写法。
二. 带有代理性质的reg型变量
我们来看第19行代码，它是声明了一个reg类型的变量，【data_sig_represent】。它和模块开头的信号声明部分的【data_sig_inner】一样，都是16位的。那么，请问，两者是什么关系？
回答是，【data_sig_represent】是【data_sig_inner】的代理。
我们请看下图所示的代码。
在图2所示的95行代码中，我们看到，我们用连续赋值语句，将reg型变量【data_sig_represent】的值赋给了线网变量【data_sig_inner】。由于是连续赋值语句，所以呢，每当【data_sig_represent】变化时，【data_sig_inner】的值会立即变化并且与【data_sig_represent】的新值相等。
既然两个变量的值相等，那么，我们干脆只用【data_sig_inner】就好了，为啥还要多此一举，设置【data_sig_represent】这个代理变量呢？
这是因为，在寄存器元素模块中，我们需要让【data_sig_inner】参与时序逻辑的运算，要求它在非阻塞赋值中参与运算。
然而，在Verilog HDL中，wire型变量，不可以用于过程赋值语句的左侧变量，不可以用于时序逻辑运算中的左侧变量。
在图3里面。我们暂且不关注 reg 型变量【data_sig_represent】的逻辑。在图3中，reg型变量，可以放在【data_sig_represent】的位置上，而线网类型的变量是不可以放在【data_sig_represent】的位置的。
在一个过程赋值语句中，或者是连续赋值语句中，赋值符号【=】或者【<=】左侧的变量，可以叫做左值。
wire型变量，不可以用于过程赋值语句的左值。过程赋值语句，它包括非阻塞赋值语句和阻塞赋值语句两种类型。wire型变量，在这两种类型的过程赋值语句中，都是不可以使用的。然而，reg型变量，它是可以用于过程赋值语句的左值的。
wire型变量【data_sig_inner】，不可以用于非阻塞赋值语句的左值，而我们又需要让它参与时序逻辑运算，让它成为非阻塞赋值语句的左值，在这种情况下，我们可以采取的一种做法，那就是申请一个reg型变量，让它作为wire型变量【data_sig_inner】的分身，来参与时序逻辑运算，并作为非阻塞赋值语句的左值。
在代码中，我们给wire型变量【data_sig_inner】设置的分身，便是 reg 型变量【data_sig_represent】。【data_sig_represent】的逻辑代码，正是图3中所示的代码。在这里，我们暂且不讲关于【data_sig_represent】的逻辑。我们本节也不会讲。在以后的分节里面，我们会去讲解的。
设置了 reg 型变量【data_sig_represent】以后，它还仅仅是一个单纯的 reg 型变量，它还不是【data_sig_inner】的分身。如何让【data_sig_inner】与【data_sig_represent】建立绑定关系呢？
通过图2中的95行代码所示的连续赋值语句，就可以建立【data_sig_inner】与【data_sig_represent】的绑定关系了。
我们还是回到图1,。
在图1里面，在20行，我们建立了另一个代理性质的变量，reg 型的【work_ok_represent】变量。
在图2中，在96行，我们看到了【work_ok_represent】与【work_ok_inner】的绑定关系、在本代码文件中，【work_ok_represent】是【work_ok_inner】的时序逻辑代理。
三. 节拍变量
在这里，我们来讲解图1中的第21行到第25行的代码。
这几行代码里面，它是分为两组。
【get_time】，【get_time_d1】和【get_time_d2】是一组，而【write_time】与【write_time_d1】是另一组。
我先来将get_time组变量。
【get_time】变量用来标识一个基准的时刻。【get_time_d1】是比【get_time】延迟一个时钟周期的信号，而【get_time_d2】是比【get_time】延迟两个时钟周期的变量。
假定，初始条件里面，三个变量的值，均为0。
然后呢，get_time的值，在后续的几个时钟的上升沿，依次变化为1,0,1,1。再往后，get_time的值就都是0了。在这种情况下，我们来看get_time，get_time_d1与get_time_d2的变化情况
初始条件：get_time == 0, get_time_d1 == 0, get_time_d2 == 0.
1号上升沿：get_time == 1, get_time_d1 == 0, get_time_d2 == 0.
2号上升沿：get_time == 0, get_time_d1 == 1, get_time_d2 == 0.
3号上升沿：get_time == 1, get_time_d1 == 0, get_time_d2 == 1.
4号上升沿：get_time == 1, get_time_d1 == 1, get_time_d2 == 0.
5号上升沿：get_time == 0, get_time_d1 == 1, get_time_d2 == 1.
6号上升沿：get_time == 0, get_time_d1 == 0, get_time_d2 == 1.
7号上升沿：get_time == 0, get_time_d1 == 0, get_time_d2 == 0.
从上面的变化列表可以看出，get_time一组的值的变化是相同的，只不过，存在着节拍延迟的情况。
get_time一组是这样的延迟情况，write_time与之类似，只是这一组里面只有两个变量而已。
那么，设置这种节拍变量有什么意义吗？
有的。无论是做广播体操，还是排练舞蹈，都需要有节拍。舞蹈有了节拍，跳舞的人，都按照节拍来演练动作，那么，大家的动作就都可以整齐划一了。广播体操有了节拍，学生们也可以大致保持动作的整齐，而不至于乱成一锅粥。
当然了，实际在做广播体操的人，好多人是不去认真做的。但是呢，有了节拍以后，即使部分人只是慵懒得伸伸胳膊，伸伸腿，大体上的动作，也是整齐划一的，而非你做你的我做我的，你打排球我练太极拳，你躺着我趴着。
我们这几节，要讲解的东西，是寄存器元素模块，以及寄存器的读写操作。那么，我们设置节拍，就是想要确定，对于寄存器的读操作或者写操作，何时进行特定的操作，何时完成。有了这种节拍变量，可以使寄存器的读写操作有序进行，不至于混乱。
关于节拍变量，我们就先讲到这里吧。在后续的几节，我们还是会具体地来讲解着节拍变量的内容的。
在本节，我们可以对节拍变量有一个大致的印象。
结束语
本节的内容，应该是不难理解吧。既然不是很难，那么，希望大家能够学好本节知识。
大家再见。