# Lab4 Matrix Operations
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## 目標
這次的 lab 要來實作 Matrix Operations。輸出的結果是 **Y = AX + B**。當中**A(n\*r)**、**X(r\*n)**、**B(n\*n)**。如圖：
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## lab內容描述
<font color="red">**架構**</font>：架構圖如下。
- input port 有 3 個：`clk`、`reset`、`in_data`
- output port 有 5 個，分別是`i`、`j`、`opcode`、`out_data`、`fin`。

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<font color="red">**訊號**</font>：以下做更詳細的訊號說明：
:point_right:**輸入訊號**
| name | size | 功能 |
| ------ | ---- | ---------------- |
| clk | 1 | 時間訊號 |
| reset | 1 | reset=0 進行reset |
| in_data| 10 | 讀取的資料 |

:point_right:**輸出訊號**
| name | size | 功能 |
| ------- | ---- | -------------------- |
| i | 10 | row index 0<=i<=9 |
| j | 10 | column index 0<=i<=9 |
| opcode | 3 | 控制讀寫 |
| out_data| 20 | 輸出的資料 |
| fin | 1 | 結束時讓 fin=1 |

根據不同的 opcode 可以取得不同功能，如表：
| opcode | function | i,j | in_data | out_data |
| ------ | -------- | ---------- | ------------ | ---------- |
| 000 | get n | don't care | n | don't care |
| 001 | get r | don't care | r | don't care |
| 010 | read A | i,j | A[i][j] | don't care |
| 011 | read X | i,j | X[i][j] | don't care |
| 100 | read B | i,j | B[i][j] | don't care |
| 101 | write Y | don't care | don't care | Y |

---

<font color="red">**注意事項**</font>：

:exclamation:A、X、B 的內容都是 unsign number。且 Y 不會有 overflow 的情況。

:exclamation:請在`reset`等於 0 的時候進行 reset，`clk`和`reset`的關係如下圖：
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:exclamation:在寫入答案的部分，要在<font color="red"> negedge clk </font>以前將`opcode`設為 101，同時設定`out_data`的數值；寫入答案的順序是<font color="red">**由左而右，再由上而下**</font> (i.e. Y[0][0]、Y[0][1]、...、Y[1][0]、Y[1][1]、...、Y[n-1][n-1])，順序錯誤將導致答案錯誤。

## Template
請根據以下 template 做修改：

module MO(clk, reset, in_data, i, j, opcode, out_data, fin);
input clk, reset;
input [9:0] in_data;
output fin;
output [2:0] opcode;
output [9:0] i, j;
output [19:0] out_data;

//(your code)...

endmodule

## 工作站呈現
本次 Lab 有附 makefile 檔案，所以 run simulation 的時候可以參考以下指令：

make sim

以及 run synthesis 的時候可以參考以下指令：

make syn

另外，如果要清除多餘檔案的話，可以參考以下指令：

make clean

跑出來的結果如下：
*Correct Answer*
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*Wrong Answer*
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## BONUS
[Lab4 Bonus-4x4 Systolic array](https://hackmd.io/s/BkOJTCg34)

## 備註

- Bonus 計算方式為(總成績*1.3)。
- 請不要分享 code 給**任何人**，我們嚴格執行抄襲偵測。
- Demo 時有隱藏測資，請在繳交前確認都寫好。
- 本次助教提供檔案有： `header.v`、`MO.v`、`MO_tb.v`、`memory.dat`、`ans.dat`、`makefile`、`synopsys_dc.setup`。
- 檔名錯誤一律 0 分
- 上傳錯檔案一律 0 分（記得上傳.sdf）
- coding style 請根據助教範例: https://hackmd.io/s/HJRwmu3KN
- synthesis 參閱: https://hackmd.io/s/HkllSD79E

## 繳交文件
- MO.v
- MO_syn.v
- MO.sdf
- SA.v（如果有做bonus）
- SA_syn.v（如果有做bonus）
- SA.sdf （如果有做bonus）
- report_area.txt
- report_clk.txt
- report_area_bonus.txt（如果有做bonus）
- report_clk_bonus.txt（如果有做bonus）
- lab4_你的學號_report.pdf (Example: lab4_105062371_report.pdf )：要有詳細解釋，Block Diagram、nWave result、問題討論、Bonus實作...etc.

<font color=red> **NOTE: 作業不用壓縮，直接上傳到ilms即可。**</font>

## Deadline
5/23(四) 11:59以前上傳到 iLMS，遲交一律 0 分。

# [HOMEPAGE](https://hackmd.io/s/HJdaLPTQV)