实验报告。
姓名: 学号:201111
学院:信息科学与技术学院。
专业:电子信息科学与技术。
实验一 2位alu的设计与实现。
一实验目的:
1. 理解alu的功能及在处理器的地位。
2. 掌握alu的结构化(分模块,分层次)的设计方法。
3. 掌握quartus的使用方法。
二.实验仪器及设备:
pc机+ quartusⅱ 9.0 + de2-70
三. 实验原理。
alu(arithmetic logic unit,算术逻辑单元)是处理器 cpu 中用于计算的那一部分。它负责处理数据的运算工作,包括算术运算起(如:加、减、乘、除等),逻辑运算(如:
and、or、not..等)及关系运算(比较大小等关系),并将运算的结果存回记忆单元。其主要功能如下表所示。
通过对 alu 功能表的观察,并经过简单和直接的思考,可知,alu 可由 au,lu 和mux 三个子模块构成。其中 au 负责代数运算,lu 负责逻辑运算,mux 则决定当前选用哪种运算。输入数据为 a,b,位宽为4 位,输出数据alu_out,位宽也是 4 位,输入控制信号为 s0,s1,c0,m。
根据功能表,s0,s1 信号控制 lu 模块作何种逻辑运算,s0,s1,c0 信号控制 au 模块作何种代数运算,m 信号控制 mux 模块选择种类型。
四、实验步骤:
1.打开quartus软件,新建工程,并新建一个verilog文件。
2.编写verilog程序:
1.程序**。
module asd(out,m,s1,s0,c0,a,b);
output[1:0] out;
reg[1:0] out;
input[1:0] a,b;
input m,s1,s0,c0;
always @(m or s1 or s0 or c0)
if (m==1'b0) /lu
case ()
2'b00: out <=a & b;
2'b01: out <=a | b;
2'b10: out <=a ^ b;
2'b11: out <=a ^~b;
default: out <=4'bxxxx;
endcase
else if (m==1'b1) /au
case ()
3'b000: out <=a;
3'b001: out <=a +1;
3'b010: out <=a + b;
3'b011: out <=a + b +1;
3'b100: out <=a + b;
3'b101: out <=a - b;
3'b110: out <=a + b;
3'b111: out <=b - a;
default: out <=4'bxxxx;
endcase
elseout <=4'bxxxx;
endmodule
2.将程序写入到quartus中可得下图。
3.运行无误后,进行电路**。
五.实验心得。
本次实验通过教程学习了quartus软件,从而对实验步骤和操作都有了很大提高,中间虽然遇到了很大问题,但最终都解决了。
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