计算机组成原理课程设计_精品.doc

沈阳航空航天大学 课 程 设 计 报 告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：基于74181和74182的16 位ALU设计 院（系）：计算机学院 专 业：网络工程 班 级： 学 号： 姓 名：夏 媛 指导教师： 完成日期：2011年01月14日  目 录 第1章 总体设计方案 1 1.1设计原理 1 1.2设计思路 1 1.3设计环境 1 第2章 详细设计方案 3 2.1方案图的设计与实现 3 2.1.1器件的选择与引脚锁定 3 2.2功能模块的设计与实现 5 2.2.2设计16位74182CLA芯片逻辑电路设计 7 2.3仿真调试 7 第3章 编程下载与硬件测试 10 3.1编程下载 10 3.2硬件测试及结果分析 10 参考文献 13 附 录（电路原理图） 14 第1章 总体设计方案 1.1设计原理 本次设计的任务是实现一个单元，使之能够完成二进制数的运算。扩展能力强，结构简单清晰，连线方便快捷。 图 1.1 Xilinx foundation f3.1设计平台 图 1.2 Xilinx foundation f3.1电路连线设计平台 第2章 详细设计方案 2.1方案图的设计与实现 本方案主要实现十六位多功能算术逻辑单元ALU的设计，所以设计方案的思想就是通过在使用一片74182芯片的基础上对四片74181芯片进行级联扩展，完成十六位ALU的设计。方案图如图2.1所示，电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。在完成原理图的功能设计后，把输入/输出信号安排到XCV200指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定。 0 1 2 3 图2.1十六位多功能算术逻辑单元ALU 2.1.1器件的选择与引脚锁定 （1）器件的选择 由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和Xilinx foundation实验板，故采用的目标芯片为Xilinx foundation f3.1软件中可用芯片。但是，由于软件中不含有74181和74182芯片，所以，我应用软件中含有的芯片设计74181和74182芯片，最后，封装后使用。 （2）引脚锁定 图形文件中的输入/输出信号安排到Xilinx foundation f3.1芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号16位ALU芯片引脚对应关系如表2.1所示。 图形文件中的输入/输出信号 XCV200实验板 A0 K00 A1 K01 A2 K02 A3 K03 A4 K04 A5 K05 A6 K06 A7 K07 A8 K10 A9 K11 A10 K12 A11 K13 A12 K14 A13 K15 A14 K16 A15 K17 B0 K20 B1 K21 B2 K22 B3 K23 B4 K24 B5 K25 B6 K26 B7 K27 B8 K30 B9 K31 B10 K32 B11 K33 B12 K34 B13 K35 B14 K36 B15 K37 S0 K40 S1 K41 S2 K42 S3 K43 M K44 F0 A0 F1 A1 F2 A2 F3 A3 F4 A4 F5 A5 F6 A6 F7 A7 F8 B0 F9 B1 F10 B2 F11 B3 F12 B4 F13 B5 F14 B6 F15 B7 表2.1 16位ALU芯片引脚对应关系 2.2功能模块的设计与实现 在本设计中不直接用74181和74182芯片进行级联扩展，而是根据两种芯片的内部结构在Xilinx foundation f3.1环境自己进行搭建，然后封装，最后用于级联，由此构成十六路多功能算术逻辑运算单元ALU。 2.2.1 74181 4位ALU逻辑电路图设计与实现 (1)连74181电路。在Xilinx foundation f3.1环境中的新建对话框中选择新建文件选项，选择元件，进行电路设计。Xilinx foundation f3.1为用户提供很多基本元件，其中与、或、非、异或等元件。在这些基本元件和了解74181芯片内部结构的基础上，自己搭建74181芯片。4位ALU逻辑(74181芯片)电路图如图2.2所示。 图2.2 4位ALU逻辑(74181芯片)电路图 （2）验证74181电路。在搭建完74181芯片的基础上，对自己搭建的芯片进行波形测试，以验证4位的74181ALU芯