实验四ALU的设计与实现实验报告参考模板

1、实验四ALU的设计与实现实验报告姓名：阿迪兰13053004余乐13052044班级：计算机2班实验四ALU的设计与实现一、实验目的1、理解ALU的功能和其在处理器中的地位2、掌握ALU的结构化（分模块、分层次）的设计方法3、掌握ALU的Verilog语言描述方法二、实验任务1、学习ALU的设计方法。2、用Verilog语言采用行为描述的方法完成74181的逻辑设计3、用Verilog语言采用结构描述的方法完成74181的逻辑设计4、学习用宏模块的方法定制并调用ALUSoSiS2S3正逻辑M-H逻辕运算耸术运算Cn=lCn=0hhhhhhhhllllllllHHHHLLLLHHHH一llHHL

2、LHHLLHHLLHHLLHLHLHLHLhLHLhLHLdA+BA'Bp.A*BEA4BA-BAi-BA®BA*BHA-bBA十BAAA+EA-FB减1_AA*Bj加(A+B)A理减L(A'BiMlAinBaMaAW(A+B)A减1A+lLA坦加1、(rA加加1(A再)加心+田加1A减RA-BAjC(A*B)MlAZiUBMl_(A*B)iu(A-HB)加1iA*B)八却一凡加i凡加E玮加1A74181功能表注意：“+”表示逻辑或，“加”表示数学加;逻辑非（！）与（按位）取反（）的区别。moduleALU74181input3:0a,input3:0b,input3

3、:0s,inputm,inputcn,output3:0f,outputaeqb,outputc4,outputp,outputg,);reg3:0result;wire4:0temp;wirep0,p1,p2,p3;wireg0,g1,g2,g3;assigntemp=s,m;always(temporaorb)begincase(temp)5'b00000:result=a;5'b000015'b000105'b000115'b001005'b001015'b001105'b001115'b010005'b01

4、0015'b010105'b010115'b011005'b011015'b01110result=!a;result=a|b;result=(!a|b);result=(a|!b);result=!a&b;result=4'b1111;result=0;result=a+(a&!b);result=!(a&b);result=!b;result=(a|!b)+(a&!b);result=aAb;result=a-b+4'b1111;result=a&(!(b+4'b1111);5'

5、b01111:result=a&!b;5'b10000:result=a+a&b;5'b10001:result=(!a)|b;5'b10010:result=a+b;5'b10011:result=!(aAb);5'b10100:result=(a|!b)+a&b;5'b10101:result=b;5'b10110:result=a&b+4'b1111;5'b10111:result=a&b;5'b11000:result=a+a;5'b11001:result=

6、1;5'b11010:result=(a|b)+a;5'b11011:result=(a|!b);5'b11100:result=(a|!b)+a;5'b11101:result=(a|b);5'b11110:result=a+4'b1111;5'b11111:result=a;1. endcaseassignf=result;assigng0=a0&b0;assigng1=a1&b1;assigng2=a2&b0;assigng3=a3&b0;assignp0=a0Ab0;assignp1=a1Ab1;a

7、ssignp2=a2Ab2;assignp3=a3Ab3;assignC4=g3|(g2&p3)|(g1&p2&p3)|(g0&p0&p1&p2)|(cn&p0&p1&p2&p3);assignp=p0&p1&p2&p3;assigng=g3+g2&p3+g1&p2&p3+g0&p1&p2&p3;assignaeqb=(a=b)?1'b1:1'b0;endmodule五、实验思考题ALU的功能是什么，它在计算机系统中的地位如何？答：ALU是多功能算数逻辑运算单兀，不仅能进行多种算术运算和逻辑运算，如与、或、非、异或循环、移位、求补、清零、加、减、乘、除等，而且具有先行进位逻辑，从而能实现高速运算。ALU是CPU勺核心部分，也是CP刷重要组成部分。一台计算机最主要的功能就是指向运算的功能，而ALU恰恰具有这样的功能，可以说多功能运算时据算计的灵魂，没有运算，计算机将不会具有如此强大的功能。2. ALU是典型的组合逻辑，为什么在实现中要加入时钟信号，其目的是什么？3. 答：处于整机同步的需要，这样可以保证ALU产生的结果能够适时的送到总线，以便数据进行正确的读写74