杭電計組實驗3_多功能ALU設計實驗

1、電子科技大學計算機學院實驗報告實驗項目：課程名稱：計算機組成原理與系統(tǒng)結構課程設計：學號：同組：學號：實驗位置（機號） ：實驗日期：指導教師：一、實驗目的（ 1）學習多功能 ALU的工作原理，掌握運算器的設計方法。（ 2）掌握運用 Verilog HDL 進行數(shù)據(jù)流描述與建模的技巧和方法，掌握運算器的設計方法。二、實驗儀器實驗ISE 工具軟件容三、步驟、方法（算（ 1）啟動 XilinxISE 軟件，選擇 File-NewProject, 輸入工程名 shiyan2，默認選擇后，法、點擊 Next 按鈕，確認工程信息后點擊Finish按鈕，創(chuàng)建一個完整的工程。程（ 2）在工程管理區(qū)的任意位置右

2、擊，選擇New Source 命令。彈出 New Source Wizard 對序、話框，選擇 VerilogModule, 并輸入 Verilog文件名 shiyan3 ，點擊 Next 按鈕進入下一步，步驟點擊 Finish 完成創(chuàng)建。和方（ 3）編輯程序源代碼，然后編譯，綜合；選擇Synthesize-XST 項中的 Check Syntax 右法）擊選擇 Run 命令，并查看 RTL 視圖；如果編譯出錯，則需要修改程序代碼，直至正確。（ 4）在工程管理區(qū)將 View 類型設置成Simulation ，在任意位置右擊，選擇New Source命令，選擇 VerilogTest Fixtu

3、re 選項 , 輸入實驗名 shiyan3_test 。點擊 Next ，點擊 Finish ，完成。編寫激勵代碼，觀察仿真波形，如果驗證邏輯有誤，則修改代碼，重新編譯，仿真，直至正確。（ 5）由于實驗三并未實驗板，所以后面的實驗板的步驟此處沒有。一，操作過程實驗過程和描述：module shiyan3(ALU_OP,AB_SW,OF,ZF,F);reg 31:0A,B;input 2:0ALU_OP;input 2:0AB_SW;操作wire OF;過程reg ZF;及結reg 31:0F;果output OF;output ZF;output F;reg C32;always(*)begi

4、ncase(AB_SW)3b000: begin A=32h0000_0000; B=32h0000_0000; end3b001: begin A=32h0000_0003; B=32h0000_0607; end3b010: begin A=32h8000_0000; B=32h8000_0000; end3b011: begin A=32h7FFF_FFFF; B=32h7FFF_FFFF; end3b100: begin A=32hFFFF_FFFF; B=32hFFFF_FFFF; end3b101: begin A=32h8000_0000; B=32hFFFF_FFFF; end

5、3b110: begin A=32hFFFF_FFFF; B=32h8000_0000; end3b111: begin A=32h1234_5678; B=32h3333_2222; enddefault: begin A=32h9ABC_DEF0; B=32h1111_2222; endendcaseendalways(*)begincase(ALU_OP)3b000: F=A&B;3b001: F=A|B;3b010: F=AB;3b011: F=AB;3b100: C32,F=A+B;3b101: C32,F=A-B;3b110: begin if(AB) F=32h0000_0001

6、; else F=32h0000_0000; end3b111: beginF=BA; enddefault: F=32h0000_0000;endcaseendalways(*)beginif(F=32h0000_0000)ZF=1;elseZF=0;endassign OF=C32F31A31B31;endmodule仿真代碼module shiyan3_test;/ Inputsreg 2:0 ALU_OP;reg 2:0 AB_SW;/ Outputs wire OF;wire ZF;wire 31:0 F;/ Instantiate the Unit Under Test (UUT)

7、 shiyan3 uut (.ALU_OP(ALU_OP),.AB_SW(AB_SW),.OF(OF),.ZF(ZF),.F(F);initial begin/ Initialize InputsALU_OP = 0;AB_SW = 0;/ Wait 100 ns for global reset to finish #100;/ Add stimulus here#100;ALU_OP = 001;AB_SW = 001;#100;ALU_OP = 010;AB_SW = 010;#100;ALU_OP = 011;AB_SW = 011;#100;ALU_OP = 100;AB_SW =

8、100;#100;ALU_OP = 101;AB_SW = 101;#100;ALU_OP = 110;AB_SW = 110;#100;ALU_OP = 111;AB_SW = 111;endendmoduleRTL圖二、結果思考題：(2) 經(jīng)過分析，該 ALU不能實現(xiàn) MIPS核心指令集的所有指令。它還需要：帶進位的加法運算、帶進位的減法運算、位清除指令、負數(shù)比較、位測試指令、比較指令、相等測試指令等。(3) 通過本實驗，無法得出： slt 操作中的“ AB”是對有符號數(shù)的比較還是無符號數(shù)的比較，這個結論。若A=32 b0,B=32 bFFFF_FFFF,則所得到的答案是F=0000_00

9、01.這個問題應該再設置一個變量SIGctr信號，控制ALU 是執(zhí)行“帶符號整數(shù)比較小于置于 1”還是“無符號數(shù)比較小于置1”功能，當SIGctr=0 ，則執(zhí)行“無符號數(shù)比較小于置 1”，當 SIGctr=1 ，則執(zhí)行“帶符號整數(shù)比較小于置1”。(6)在做這個實驗的時候，我遇到的問題是，F(xiàn) 的輸出是決定著ZF 的輸出，當F 全零時， ZF 輸出 1, ；否則 ZF 輸出 0。解決方法：運用if.else.。根據(jù)F 的假設值， 對 ZF 進行賦值運算。 以及八種運算的表示方法不太熟悉進行了查閱實驗指導書。在這個多功能ALU設計實驗中，這個實驗做的時候忘記了不需要連實驗板，老師驗收的時候說不需要連接實驗板，所以臨時修改了代碼，取消了LED的設置。后來不知道怎么回事，怎么看都沒有錯誤，但是就是運行出錯。于是就剪切了代碼，重新生成了文件，粘貼后再次運行時結果出其醫(yī)療的成功了?？偨Y一下估計是之前哪里的東西被我刪掉了才導致了錯誤。又再次設置了ZF 與 F 以及 OF的輸出。最后驗證了仿真波形，實驗成功。通過做這個多功能