算术运算单元ALU的设计.doc

燕 山 大 学EDA课程设计报告书题目： 算术运算单元ALU的设计 姓名：靳振钢 班级：08级光电子2班 学号：080104040044 成绩： （注：此文件应以同学学号为文件名）一、设计题目及要求题目：算术运算单元ALU的设计要求：1进行两个四位二进制数的运算；2算术运算：A+B,A-B,A+1,A-1；3逻辑运算：A and B,A or B,A not, A xor B；(从整体考虑设计方案,优化资源的利用)二、设计过程及内容（包括总体设计的文字描述，即由哪几个部分构成的，各个部分的功能及如何实现方法；主要模块比较详尽的文字描述，并配以必要的图片加以说明，但图片数量无需太多）1.总体设计概述总体电路设计原理图算术运算单元ALU总体上由五个模块组成：AB模块、A1模块、A与B和A或B模块、A异或B和A非、控制模块。通过这五个模块实现两个四位二进制数的算术运算和逻辑运算。2.各个模块的详细描述 AB模块A+B可以直接通过74283两个四位二进制数加法器直接实现；AB可以转换成A加上B的补码实现。同时再设计一个转换控制端M，M=0时实现A+B，M=1时实现A-B，最后添加一个总的控制端K0，K0=.0时该模块不输出结果，K0=1时该模块工作。AB模块原理图A+B仿真图如下：AB仿真图如下：A1模块A+1如同A+B一样可以直接通过74283两个四位二进制数加法器实现，只要把B设置成1；A1可以转换成A加上1的补码实现，同时设置一个转换控制端M，M0时实现A+1功能，M1时实现A-1功能。最后设计一个总的控制端K1，K10时该模块不输出结果，K11时该模块正常工作。A1模块原理图 A+1仿真图A1仿真图A与B和A或B模块A与B直接通过四个与门实现，A或B直接通过四个或门实现。同时设计一个转换控制端M，M0时A与B工作，M1时A或B工作，最后设计一个总的控制端K2，K20时该模块不输出结果，K21时该模块正常工作。A与B和A或B模块原理图A与B仿真图A或B仿真图A异或B和A非模块A异或B直接通过四个异或门实现，A非直接通过四个非门实现。同时设计一个转换控制端M，M0时实现A异或B，M1时实现A非。最后设计一个总的控制端K3，K3=0时该模块不输出结果，K31时该模块正常工作。A异或B仿真图A非仿真图控制模块控制模块可以通过2位二进制译码器实现，依次控制上述四个模块的总控制端K0、K1、K2、K3，从而可以分别独立实现各个模块的功能。 2位二进制译码器真值表输入端 输出端C1C2K0K1K2K3001000010100100010110001控制模块原理图三、设计结论（包括设计过程中出现的问题；对EDA课程设计感想、意见和建议）通过这次EDA课程设计，我收获颇多。刚开始看到题目脑海中一点思路没有，后来通过耐心思考，逐渐把各个模块做出来了，但是在做整体模块中我遇到了AB模块、A1模块进位输出有冲突的问题,我于是回过头来重新思考这两个模块，终于我发现问题所在，整体模块输出成功。在这次EDA课程设计中，我不仅学习到