實驗四ALU的設計與實現實驗報告.docx

實驗四 ALU的設計與實現實驗報告姓名：阿迪蘭 13053004余樂 13052044 班級：計算機2班實驗四 ALU的設計與實現一、實驗目的1、理解ALU的功能和其在處理器中的地位2、掌握ALU的結構化（分模塊、分層次）的設計方法3、掌握ALU的Verilog 語言描述方法二、實驗任務1、學習ALU的設計方法。2、用Verilog語言采用行為描述的方法完成74181的邏輯設計 。3、用Verilog語言采用結構描述的方法完成74181的邏輯設計。4、學習用宏模塊的方法定制并調用 ALU 。74181功能表注意：“+”表示邏輯或，“加”表示數學加；邏輯非（！）與（按位）取反（）的區(qū)別。module ALU_74181（input 3:0 a, input 3:0 b,input 3:0 s, input m,input cn, output 3:0 f,output aeqb, output c4,output p, output g ，);reg 3:0 result; wire 4:0temp; wire p0,p1,p2,p3; wire g0,g1,g2,g3; assign temp=s,m;always(temp or a or b)begincase (temp) 5b00000: result=a;5b00001: result=!a; 5b00010: result=a|b; 5b00011: result=(!a|b); 5b00100: result=(a|!b); 5b00101: result=!a&b; 5b00110: result=4b1111;5b00111: result=0; 5b01000: result=a+(a&!b); 5b01001: result=!(a&b); 5b01010: result=!b; 5b01011: result=(a|!b)+(a&!b); 5b01100: result=ab; 5b01101: result=a-b+4b1111; 5b01110: result=a&(!(b+4b1111); 5b01111: result=a&!b; 5b10000: result=a+a&b; 5b10001: result=(!a)|b; 5b10010: result=a+b; 5b10011: result=!(ab); 5b10100: result=(a|!b)+a&b; 5b10101: result=b; 5b10110: result=a&b+4b1111;5b10111: result=a&b; 5b11000: result=a+a; 5b11001: result=1;5b11010: result=(a|b)+a; 5b11011: result=(a|!b); 5b11100: result=(a|!b)+a; 5b11101: result=(a|b);5b11110: result=a+4b1111; 5b11111: result=a; endcaseassign f=result;assign g0=a0&b0; assign g1=a1&b1;assign g2=a2&b0;assign g3=a3&b0;assign p0=a0b0; assign p1=a1b1;assign p2=a2b2;assign p3=a3b3;assign c4=g3|(g2&p3)|(g1&p2&p3)|(g0&p0&p1&p2)|(cn&p0&p1&p2&p3);assign p=p0&p1&p2&p3;assign g=g3+g2&p3+g1&p2&p3+g0&p1&p2&p3;assign aeqb=(a=b)?1b1:1b0;endmodule五、實驗思考題1. ALU的功能是什么，它在計算機系統中的地位如何？答：ALU是多功能算數邏輯運算單元，不僅能進行多種算術運算和邏輯運算，如與、或、非、異或循環(huán)、移位、求補、清零、加、減、乘、除等，而且具有先行進位邏輯，從而能實現高速運算。ALU是CPU的核心部分，也是CPU的重要組成部分。一臺計算機最主要的功能就是指向運算的功能，而ALU恰恰具有這樣的功能，可以說多功能運算時據算計的靈魂，沒有運算，計算機將不會具有如此強大的功能。2. ALU是典型的組合邏輯，為什么在實現中要加入時鐘信號，其目的是什么？答：處于整機同步的需要，這樣可以保證ALU產生的結果能夠適時的送