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实验报告
课程名称:计算机组成原理
学 院:计算机科学与工程
专 业:计算机科学与技术
指导教师:廖建明
学生姓名:林怡
学 号:2012060020023
实验成绩:
日 期: 2014 年 11 月 28 日
电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
一、实验一:ALU设计实验
二、实验室名称:主楼A2-411 实验学时:4
三、实验目的:
1.熟悉ALU的工作原理。
2.掌握多个ALU的扩展方法。
3.掌握用硬件描述语言设计ALU的方法。
4.掌握数据的暂存和分时传送的方法。
四、实验内容
设计一个8bit ALU,实现两个8bit二进制数的算术运算和逻辑运算,
★算术运算(加、减);
★逻辑运算(与、或、置1、清0);
实验要求:
1.设计一个4bitALU模块;
2.如何用4bitALU实现8bitALU的功能?
3.数据的输入/输出
输入: 只有8个开关,如何分时输入数据?
输出: 8个指示灯(数据),1个指示灯(进位/借位)
4.控制端输入
模式控制: (算术 / 逻辑)
运算方式控制: (+、- / and、or 、set、clr)
分时控制位: (输入数据的使能端)
数据输入控制脉冲:
实验原理:
实验原理图如图一:
图一
由图可知,ALU模块有四个输入,分别为寄存器A、B,模式控制端M与逻辑/算术运算方式控制端SE。输出为四位的D,同时还有一个进位/借位端cout。
其中M端为一位的输入,当M=1时,模块将用于逻辑运算,而M=0时,模块将进行算术运算。而两种运算模式下,两位的输入端SE的不同的值又将控制+、- / and、or 、set、clr等不同的运算方式。所以可以考虑采用if..else..结合case模块的方式来实现always块中的功能描述。
六、实验器材:
PC机、Xilinx ise7.1 集成开发坏境、pq208芯片一块
七、实验步骤:
1、在Xilinx ise7.1 集成开发坏境中输入实验代码,保存并验证其正确性;
2、将模块中使用到的开关与pq208的各个引脚的标号对应起来,并在xilinx中将其设置好;
3、将所需的开关与pq208的对应引脚用电线连接起来,之后将验证正确的代码下载到pq208芯片中;
4、根据实验要求操作各开关,观察指示灯的结果以验证实验的正确性;
实验代码如下:
module alu(A,B,M,SE,D,cout);
input [3:0] A;
input [3:0] B;
input M;
input [1:0] SE;
output [3:0] D;
output cout;
reg [3:0] D;
reg cout;
always @(A,B,M,SE)
begin
if(M) // 逻辑运算模式
begin
case(SE)
2b00:D=AB; //与运算
2b01:D=A|B; //或运算
2b10:D=4b1111; //置1
2b11:D=4b0000; //置0
endcase
end
else //算术运算模式
begin
case(SE)
2b00: {cout,D}=A+B; //加法运算
2b01:{cout,D}=A+B;
2b10: {cout,D}=A-B; //减法运算
2b11:{cout,D}=A-B;
endcase
end
end
endmodule
I/O 端口与指示灯的连接方式:
A[3:0] 与K1,K2,K3,K4相连,
B[3:0]与K5,K6,K7,K8相连,
M与K10相连,SE与K12,K11相连,cout与L5相连,
输出端D[3:0]分别与L4,L3,L2,L1相连。
八、实验数据及结果分析:
电路图如图二、三所示:
图二
图三
图三中,当输入为0-1时,发现指示灯结果如为D[3:0]=1111 且cout=1。分析后可知,这个结果是由于-1的四位二进制补码表示为1111。
九、总结、改进建议及心得体会:
通过本次实验,我不仅完
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