// Rudimentary pattern-matching circuit
// Assignment 5 for COMP231, ??/??/01
// by Julian Graham

module or_gate (in1, in2, out);
  input in1, in2;
  output out;

  assign out = (in1 | in2); 
endmodule

module nwayor_gate (in1, in2, in3, out);
  input in1, in2, in3;
  output out;

  wire result1, result2;
  or_gate or1 (in1, in2, result1);
  or_gate or2 (in3, result1, result2);
  
  assign out = result2;
endmodule

module nxor_gate (in1, in2, out);
  input in1, in2;
  output out;

  assign out = ~(in1 ^ in2);
endmodule

module and_gate (in1, in2, out);
  input in1, in2;
  output out;

  assign out = (in1 & in2);
endmodule

module clc_gate (src1, src2, src3, pat1, pat2, pat3, out1, out2, out3);
  input src1, src2, src3, pat1, pat2, pat3;
  output out1, out2, out3;
  wire result1, result2, result3; // results for the nxors of the srcs and the pats
  wire result4, result5; // results for the ands of the previous results
  
  nxor_gate nxor1 (src1, pat1, result1);
  nxor_gate nxor2 (src2, pat2, result2);
  nxor_gate nxor3 (src3, pat3, result3);

  and_gate and1 (result1, result2, result4);
  and_gate and2 (result3, result4, result5);

  assign out1 = result5;
  assign out2 = src2;
  assign out3 = src3;
endmodule

module prc_gate (in1, in2, in3, in4, in5, pat1, pat2, pat3, out);
  input in1, in2, in3, in4, in5, pat1, pat2, pat3;
  output out;
  
  wire result1, result2, result3;
  wire source_bit1, source_bit2, source_bit3, source_bit4, source_bit5, source_bit6;
  wire nwayor_result1;
  
  clc_gate clc1 (in1, in2, in3, pat1, pat2, pat3, result1, source_bit1, source_bit2);
  clc_gate clc2 (source_bit1, source_bit2, in4, pat1, pat2, pat3, result2, source_bit3, source_bit4);
  clc_gate clc2 (source_bit3, source_bit4, in5, pat1, pat2, pat3, result3, source_bit5, source_bit6);

  nwayor_gate nxor1 (result1, result2, result3, nwayor_result1);

  assign out = nwayor_result1;
endmodule

module main_program;
  reg in1, in2, in3, in4, in5;
  reg pat1, pat2, pat3;

  wire out;

  prc_gate our_instantiation (in1, in2, in3, in4, in5, pat1, pat2, pat3, out);

  initial begin
    pat1 = 0; pat2 = 1; pat3 = 1;
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 0
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 1
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 2
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 3
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 4
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 5
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 6
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 7
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 8
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 9
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 10
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 11
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 12
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 13
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 14
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 15
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 16
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 17
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 18
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 19
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 20
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 21
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 22
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 23
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 24
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 25
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 26
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 27
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 28
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 29
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 30
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 31
    #1 pat1 = 1; pat2 = 0; pat3 = 1;
    in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 0
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 1
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 2
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 3
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 4
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 5
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 6
    #1 in1 = 0; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 7
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 8
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 9
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 10
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 11
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 12
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 13
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 14
    #1 in1 = 0; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 15
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 16
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 17
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 18
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 19
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 20
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 21
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 22
    #1 in1 = 1; in2 = 0; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 23
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 0; // 24
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 0; in5 = 1; // 25
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 0; // 26
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 0; in4 = 1; in5 = 1; // 27
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 0; // 28
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 0; in5 = 1; // 29
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 0; // 30
    #1 in1 = 1; in2 = 1; in3 = 1; in4 = 1; in5 = 1; // 31
end

  initial begin
    $monitor ("at time %0d, on input %b%b%b%b%b with pattern %b%b%b, result %b", $time, in1, in2, in3, in4, in5, pat1, pat2, pat3, out);
  end

endmodule