library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity Stack is
port( Takt: in std_logic;
      put:  in std_logic;	-- Daten ablegen
      get:  in std_logic;	-- Daten entnehmen
      full: out std_logic;	-- Stapel voll
      empty: out std_logic;	-- Stapel leer
      Din:  in std_logic_vector(3 downto 0);	 -- Eingabedaten
      Dout: out std_logic_vector(3 downto 0); -- Ausgabedaten
	 Fuellstand: out std_logic_vector(4 downto 0));
end Stack;

architecture Behavioral of Stack is
-- Definition eines Datentyps für einen 32 x 4 Bit Speicher
   type ram_type is array (0 to 31) of std_logic_vector (3 downto 0); 
   signal ram : ram_type; 
-- Die Adressierung eines "array 0 to 31" erfordert ein "integer range 0 to 31" 
   signal adr : integer range 0 to 31:=0;
-- interne Signale für full und empty, weil Ausgabesignale nicht
-- nicht innerhalb der Schaltung ausgewertet werden können
   signal full_int: std_logic:= '0';
   signal empty_int: std_logic:='1';
   
   begin
   
   process(Takt)
    begin
     if Takt'event and Takt='1' then
	-- Daten auf den Stapel legen; nur möglich, wenn der Stapel
	-- nicht voll ist
       if put='1' and get='0' and full_int='0' then
           ram(adr)<=Din;
		 empty_int<='0';
         if adr=31 then
	   full_int<='1';
	 else
	   adr<=adr+1;
	 end if;
       elsif put='0' and get='1' and empty_int='0' then
	  -- Daten vom Stapel nehmen; nur möglich, wenn der Stapel 
	  -- nicht leer ist
           Dout<=ram(adr);
		 full_int<='0';
         if adr=0 then
	      empty_int<='1';
	    else
	      adr<=adr-1;
	    end if;
       elsif put='1' and get='1' then
	  -- Daten gleichzeitig auf den Stapel legen und wieder
	  -- entnehmen ist immer möglich
           Dout<=Din;
	  end if;
     end if;
   end process;


   empty<=empty_int;
   full<=full_int;
   -- Füllstand ist gleich der Speicheradresse. Die Funktion
   -- CONV_STD_LOGIC(...) wandelt "integer range 0 to 31" in einen
   -- 5Bit std_logic_vector um.
   Fuellstand<=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(adr, 5);

 end Behavioral;