杭电计算机组成原理多功能ALU设计试验

杭州电子科技大学计算机学院实验报告课程名称：计算机组成原理实验项目：多功能ALU设计实验指导教师： 实验位置： 姓名： 班级： 学号： 日期：2015年4月29日实验目的学习多功能ALU的工作原理，掌握运算器的设计方法。掌握运用VerilogHDL进行行为描述与建模的技巧和方法。实验环境XilinxISEDesignSuite13.4实验内容（算法、程序、步骤和方法）创建工程，编写ALU模块代码。编写对A、B数据进行选择的模块代码。编写选择输出数据模块代码。设置顶层文件，并将三个模块代码导入。设置输入信号，进行软件仿真并记录仿真波形。（6）生成BIT文件并下载入FPGA中，进行硬件测试。（7） 记录测试结果。

(1)ALU模块代码，利用三八译码器，将我们将要操作的对象，进行分别的处理。moduleALU_TOP(A,B,F,ZF,OF,ALU_OP);input[31:0]A,B;input[2:0]ALU_OP;outputZF,OF;output[31:0]F;reg[31:0]F;regZF,OF;reg[5:0]i;regC;reg[32:0]CF;（接上）实验内容（算法、程

序、

步骤

和方

法）always（接上）实验内容（算法、程

序、

步骤

和方

法）case(ALU_OP)3'b000:beginCF=A&B;end3'b001:beginCF=A|B;end3'b010:beginCF二A八B;end3'b011:beginCF=A^B;end3'b100:beginCF=A+B;end3'b101:beginCF=A-B;end3'b110:beginCF=(A<B);end3'b111:beginCF=B<<A;endendcaseF[31:0]=CF[31:0];C=CF[32];ZF=0;for(i=0;i<32;i=i+1)ZF=ZF|F[i];ZF=~ZF;OF=A[31「B[31「F[31「C;endendmodule输入数据选择模块代码,根据实验指导书上的对于32位数据的处理方式。moduleChoice(AB_SW,A,B);input[2:0]AB_SW;output[31:0]A,B;reg[31:0]A,B;wire[2:0]AB_SW;always@(*)begincase(AB_SW)3'b000:beginA=32'h0000_0000;B=32'h0000_0000;end3'b001:beginA=32'h0000_0003;B=32'h0000_0607;end3'b010:beginA=32'h8000_0000;B=32'h8000_0000;end3'b011:beginA=32'h7FFF_FFFF;B=32'h7FFF_FFFF;end3'b100:beginA=32'hFFFF_FFFF;B=32'hFFFF_FFFF;end3'b101:beginA=32'h8000_0000;B=32'hFFFF_FFFF;end3'b110:beginA=32'hFFFF_FFFF;B=32'h8000_0000;end3'b111:beginA=32'h1234_5678;B=32'h3333_2222;enddefault:beginA=32'h9ABC_DEF0;B=32'h1111_2222;endendcaseendendmodule输出数据选择模块代码，根据实验指导书上的对于32位数据的处理方式。moduleCLED(F_LED_SW,LED,F,ZF,OF);input[31:0]F;inputZF,OF;input[2:0]F_LED_SW;output[7:0]LED;reg[7:0]LED;wire[31:0]F;wire[2:0]F_LED_SW;wireZF,OF;always@(*)begincase(FLEDSW)

3'b000:LED=F[7:0];3'b001:LED=F[15:8];3'b010:LED=F[23:16];3'b011:LED=F[31:24];default:beginLED[7]=ZF;LED[0]=OF;LED[6:1]=6'b0;endendcaseendendmodule顶层设计模块代码：moduleALU(AB_SW,ALU_OP,F_LED_SW,LED);input[2:0]AB_SW,ALU_OP,F_LED_SW;output[7:0]LED;wire[2:0]AB_SW,ALU_OP,F_LED_SW;wire[31:0]A,B,F;wireZF,OF;wire[7:0]LED;ChoiceC1(AB_SW,A,B);ALU_TOPA1(A,B,F,ZF,OF,ALU_OP);CLEDC2(F_LED_SW,LED,F,ZF,OF);endmodule仿真波形:数据

记录

和计

^算■口数据

记录

和计

^算■口nx11。―1—1—题ns।।।।।।।।4dJnsiiii।।।।印Jl£Illi 11 11 1*m划»中E[ii：og卜*AUU.OP：2S]u嶂F[31:OJ呼型nDoaaaaaaacI口口口口口口口口口口匚]卜"JODCiooooaaDH1■ 1' 004KHJQ第 >CKMKMMXKMXMXKKOMXWOOOmoaoooQ-I, —OTOOOMCOOC嘿KiMC娘XWODOfflOWOOO s.|Name|Value中,甲,"卜yApia]aoaosoDoodE二OINXNNNXMOOOOOOCH1►7日a->RflAlU_OP[Jfl]♦*qsifl]地口f3小aoaooaDODdE001OOOOOdDOOOC00白41000(loaoooiil 砌 J0100000111 |Nams |Value1i口口口口口口口口口口|Nams |Value1i口口口口口口口口口口kb[h：d：laDonoDaaaD卜7ALU_QP[2即0IDF*FP1：O：白白口0口白口口口白口3O0/在r-|NmEe|晌lu@I*♦41即1匚同口二口力口力口力口►V明M明11111111111..ALU_OP[1-Oq1Q1134F[n；0]1loaoaoDODOcI班OF口■"a