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文档简介

四位ALU设计思路和代码 一， 设计介绍 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。本文将要讨论的ALU比较简单，位宽仅4位。其主要功能如下表所示。图一 ALU功能表 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，输出数据为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模块选择种运算类型。此种方案的原理图如下所示。图二 ALU方案原理图本程序使用verilog实现，其源代码文件如下：/ Author: Seamas feng / Date: Nov 2, 2011 / Module: 4 bit ALU module ALU1(out,M,S1,S0,C0,A,B); output3:0 out; reg3:0 out; input3:0 A,B; input M,S1,S0,C0; always (M or S1 or S0 or C0) if (M=1b0) /LU case (S1,S0) 2b00: out = A & B; 2b01: out = A | B; 2b10: out = A B; 2b11: out = A B; default: out = 4bxxxx; endcase else if (M=1b1) /AU case (S1,S0,C0) 3b000: out = A; 3b001: out = A +1; 3b010: out = A + B; 3b011: out = A + B +1; 3b100: out = A + B; 3b101: out = A - B; 3b110: out = A + B; 3b111: out = B - A; default:
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