На golang сделан MVP простого симулятор-интерпретатора в котором в функции main написан конструирующий схему код и условный simulate который выполняет симуляцию и завершается когда кончилось время симуляции либо схема пришла к неизменному состоянию.

Схема состоит из проводов wire которые соединяют между собой логические элементы gate. На начальном шаге состояния уровней wire и gate в неопределенном состоянии X. Для удобства симуляции wire и gate хранят свое состояние. Состояние wire может быть изменено внешним воздействием, либо выходным состоянием gate. Состояние gate пересчитывается только если сменилось состояние хотя бы одного входного wire.

Цепочки из wire пока не поддерживаются.

Схему возбуждаем неким входным вектором, который формирует список wire состояния которых изменились.

На i-том шаге симуляции выбираем список проводов состояние которых изменилось на противоположное, по этому списку добавляем соответствующий gate в очередь обсчета gate на следующий шаг симуляции. Далее для всех gate считаем выходное состояние и если оно изменилось то добавляем соотв. wire на шаг i+1.

Задержка всех элементов принята за единицу шага итерации.

Каждый wire имеет список gate ко входам которых он подключен, каждый gate знает к какому wire подключен его выход и входы.

wire не имеющий подключенных gate ко его входу считается выходным, а не имеющий подключений ко входу - входным.

Текст программы на языке Go

A := newWire("A")
B := newWire("B")
C := newWire("C")

D := newWire("D")

G1 := newGate("AND0", AndFunc)

G2 := newGate("NOT0", NotFunc)

attach(G1, []int{A, B}, []int{C})
attach(G2, []int{D}, []int{D})

1. Дамп схемы и трассировка в stdout

   Wire table:
   id: 0 name: A state: X
   connected to: AND0
   id: 1 name: B state: X
   connected to: AND0
   id: 2 name: C state: X
   id: 3 name: D state: X
   connected to: NOT0
   
   Gate table:
   id: 0 name: AND0
   inputs: A B
   outputs: C
   id: 1 name: NOT0
   inputs: D
   outputs: D
   
   tick: 0 signal: A changed to: T
   tick: 0 signal: D changed to: T
   
   tick: 0 gate: AND0 touched by A
   tick: 0 gate: NOT0 touched by D
   
   tick: 0 gate: AND0 changed to: T
   tick: 0 signal: C changed to: T
   tick: 0 gate: NOT0 changed to: F
   tick: 0 signal: D changed to: F
   
   tick: 1 signal: B changed to: T
   
   tick: 1 gate: AND0 touched by B
   tick: 1 gate: NOT0 touched by D
   
   tick: 1 gate: NOT0 changed to: T
   tick: 1 signal: D changed to: T
   
   tick: 2 signal: A changed to: F
   
   tick: 2 gate: NOT0 touched by D
   tick: 2 gate: AND0 touched by A
   
   tick: 2 gate: NOT0 changed to: F
   tick: 2 signal: D changed to: F
   tick: 2 gate: AND0 changed to: F
   tick: 2 signal: C changed to: F
   
   tick: 3 gate: NOT0 touched by D
   
   tick: 3 gate: NOT0 changed to: T
   tick: 3 signal: D changed to: T
   
   tick: 4 gate: NOT0 touched by D
   
   tick: 4 gate: NOT0 changed to: F
   tick: 4 signal: D changed to: F
   

2. Вывод схемы в GraphViz

   

   Круги - входы, двойные круги - выходы, восьмиугольники - промежуточные провода.

   На данной схеме выход элемента НЕ подключен на вход и запускается единичным импульсом.

3. Вывод трассировки в формате VCD

   Можно посмотреть в GtkWave

   

• Захардкоженные параметры
• Нет поддержки размерности сигналов
• Использование пустых хеш-таблиц в качестве множеств (для передачи активированных логических элементов и соотв. проводов)
• Использование простых алгоритмов
• Нет поддержки процессов следящих за сигналами

1. Попробовать сделать симуляцию на каналах go
2. Состряпать простой генератор из сконструированной схемы в код на golang который можно скомпилировать и запустить подобно verilator