!!!ブロックRAMを用いたスタック

!!パラメータ
,パラメータ名,既定値,
,AWIDTH,10,ブロックRAMのアドレス幅　
,N,1024,スタック（ブロックRAM）の要素数

!!入出力ポート
,　,ポート名,既定値,　
,入力,clk,1,グローバルクロック
,入力,reset,1,グローバルリセット
,入力,load,1,1のときclkの立ち上がりでスタックトップにdの値を書き込み
,入力,push,1,1のときclkの立ち上がりでスタックをプッシュ
,入力,pop,1,1のときclkの立ち上がりでスタックをポップ
,入力,pop2,1,1のときclkの立ち上がりでスタックを2つポップ（ポップ2回分）
,入力,thru,1,1のときthruをqtopに出力
,入力,d,16,スタックトップに書き込む値
,入力,dthru,16,thruが1のときdthruをqtopに出力
,出力,qtop,16,thruが1のときdthru，0のときスタックトップの値
,出力,qnext,16,スタックの2番目の値

PUSH命令(メモリから読み出したデータをスタックにプッシュ)を1クロックサイクルで実行するために，thruとdthruを導入．
メモリから読み出すのに1サイクル必要で，その読み出したデータをスタックトップに書き込むのにさらに１サイクル必要となる．そこでスタックに書き込むかわりに，メモリからの読み出しデータをdthruに入力し，それをスタックトップqtopの値とする．つまり，フリップフロップq[0]に書かれているスタックトップの値をスルーして，メモリの出力をスタックトップqtopとして出力する．

!!ソースコード
 module stackm(clk, reset, load, push, pop, pop2, thru, d, dthru, qtop, qnext);
 parameter AWIDTH = 10, N = 1024;
 
   input clk, reset, load, push, pop, pop2, thru;
   input [15:0] d, dthru;
   output [15:0] qtop, qnext;
   reg [AWIDTH-1:0] ptop, ptopf, addra, addrb;
   reg [15:0] mem [N-1:0];
   reg [15:0] qtopf;
   wire [15:0] pnextf;
   wire thruwrite;
 
   always @(push or pop or pop2 or ptop)
   if(push) ptopf = ptop - 1;
   else if(pop) ptopf = ptop + 1;
   else if(pop2) ptopf = ptop + 2;
   else ptopf = ptop;
 
   always @(posedge clk or negedge reset) 
   if(!reset) ptop <= 0;
   else ptop <= ptopf;
 
   assign  pnextf = ptopf + 1;
   assign thruwrite = !(push||pop) && thru;
 
   always @(load or thruwrite or d or dthru)
   if(load) qtopf = d;
   else if(thruwrite) qtopf = dthru;
   else qtopf = 16'hxxxx;
 
   always @(posedge clk)
   begin
     if(load || thruwrite) mem[ptopf] <= qtopf;
     addra <= ptopf;
   end
 
   always @(posedge clk)
   begin
     if(push && thru) mem[pnextf] <= dthru;
     addrb <= pnextf;
   end
 
   assign qtop = (thru ? dthru : mem[addra]);
   assign qnext = mem[addrb];
 
 endmodule