74181ALU設(shè)計(jì)說明

1、算術(shù)邏輯單元 ALU的設(shè)計(jì)班 級：計(jì)科1201班學(xué) 號：1208030113姓 名：何志強(qiáng)設(shè)計(jì)日期：2014-11-20西安科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院1 .實(shí)驗(yàn)題目算數(shù)邏輯單元 ALU的設(shè)計(jì)2 .實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的算數(shù)邏輯單元，并用 Verilog實(shí)現(xiàn)，得到仿真波形。3 .實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝有 modelsim 和Quartus2的PC機(jī)一臺4 .實(shí)驗(yàn)原理算術(shù)邏輯單元ALU集成了各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算部件的功能，包括加、減、乘、除等數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、移位運(yùn)算等。把這些功能集成在一個(gè)邏輯部件ALU之中，使得ALU具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能。這種設(shè)計(jì)方法可以使得功能比較緊湊，簡化對邏輯運(yùn)算部件和

2、算術(shù)運(yùn)算部件的使 用。同時(shí)還能最大限度的復(fù)用某些邏輯部件，從而減少邏 輯電路的使用。設(shè)計(jì)ALU首先要對各種算數(shù)邏輯運(yùn)算進(jìn)行編碼。表 1為本文 設(shè)計(jì)的處理器實(shí)用的 ALU功能編碼表。.專業(yè)資料.表1 ALU功能編碼表指令類型CONTROL4.0功能編號邏輯指令00000A AND B000001A OR B100010A NOR B200011A XOR B3加減運(yùn)算指令00100A減B,有符號400101A口 B,有符號500110A減B,無符號600111A口 B,無符號7比較指令01000A<B,無符號比較801001A<B，有符號比較9加載指令01010把B的低16B加載到B

3、的高1附上，低16B置零10移位指令01011E邏輯右移AB1101100E邏輯左移AB1201101B算術(shù)右移AB13首0、1計(jì)數(shù)指令01110Xe照1計(jì)數(shù)1401111XAf 0計(jì)數(shù)15乘法指令10000A乘B,無符號乘1610001A乘B,有符號乘17乘加減指令10010(HI,LO) <- (HI,LO) + (rs * rt) UNSIGNED1810011(HI,LO) <- (HI,LO) + (rs * rt) SIGNED1910100(HI,LO) <- (HI,LO) - (rs * rt) UNSIGNED2010101(HI,LO) <- (H

4、I,LO) - (rs * rt) SIGNED21除法指令10110（HI余數(shù)，LO商）<-rs / rt，無符號除2210111（HI余數(shù)，LO商）<-rs / rt，有符號除23算術(shù)邏輯單元ALU的實(shí)現(xiàn).專業(yè)資料.算術(shù)邏輯單元 ALU的內(nèi)部詳細(xì)設(shè)計(jì)算術(shù)邏輯單元ALU的Verilog的實(shí)現(xiàn)module ALU181A(S,A,B,F,M,CN,CO,FZ);input3:0 S;input7:0 A,B;input M,CN;output7:0 F;output CO,FZ;wire7:0 F;wire CO;wire8:0 A9,B9;reg FZ;reg8:0 F9;ass

5、ign A9=1'b0,A;assign B9=1'b0,B;always (M or CN or A9 or B9 or S) begincase(S)else4'b0000: if(M=0) F9<=A9+CN; else F9<=A9;4'b0001:if(M=0)F9<=(A9|B9)+CN;F9<=(A9)&B9;4'b0010:if(M=0)F9<=(A9|(B9)+CN;elseF9<=A9;4'b0011:if(M=0)F9<=9'b000000000;4'b010

6、0:if(M=0)F9<=(A9&B9);4'b0101:if(M=0)else F9<=B9;4'b0110:if(M=0)F9<=A9AB9;4'b0111:if(M=0)F9<=A9&(B9);4'b1000:if(M=0)F9<=(A9)+B9;4'b1001:if(M=0)F9<=(A9AB9);4'b1010:if(M=0)else F9<=B9;4'b1011:if(M=0)F9<=(A9&B9);4'b1100:if(M=0)F9<=9&

7、#39;b000000001;F9<=9'b000000000-CN; elseF9<=A9+(A9&B9)+CN;elseF9<=(A9+B9)+(A9&B9)+CN);F9<=A9-B9-CN;elseF9<=A9+(B9)-CN;elseF9<=A9+(A9&B9)+CN;elseF9<=A9+B9+CN;elseF9<=A9+(B9)+(A9&B9)+CN;F9<=(A9&B9)+CN;elseF9<=A9+A9+CN;else4'b1101:if(M=0)F9<=

8、(A9+B9)+A9+CN;elseF9<=A9+(B9);4'b1110:if(M=0)F9<=A9+(B9)+A9+CN;elseF9<=A9+B9;4'b1111: if(M=0) F9<=A9-CN; else F9<=A9;default: F9<=9'b000000000;endcaseendassign F=F97:0;assign CO=F98;endmodule/'include"ALU181.v”module TestA;reg7:0 a,b;reg3:0 s;reg m,cn;wire7:0 f

9、;wire co,fz;initialbegina=8'b00000001;b=8'b00000001;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b10001001;b=8'b00000001;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b00010001;b=8'b01001011;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b01001001;b=8'b01001001;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b1100000

10、1;b=8'b10101001;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b01010001;b=8'b01000011;s=4'b1001;m=0;cn=0;#2000 a=8'b00001101;b=8'b01001001;s=4'b1001;m=0;cn=0;endALU181Aalu181a1(.S(s),.A(a),.B(b),.F(f),.M(m),.CN(cn ),.CO(co),.FZ(fz);endmodule6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：.專業(yè)資料.OWTQWIQ；IM：W理L肝才防", *譏皿但叫 TOCOOCiJE EQKWK*OTOOMLBOUG-JOU-TW)Toiqcch 30COU&J0 加剛)，QX 陌鰭 06 wmooo IO1N)U&» wot均r-Q ea內(nèi) cv甘中11叫F，型°乩p1J - - - iJ - 1J = - - - > = - - QTi(E&s&3ttCQlsRte出&&