ALU的设计与仿真

1、ALU的设计与仿真、设计过程ALU的6个输入端由3个控制端和3个数据输入端组成。2个输出端。绘制功能表如图：控制端功能S2S1S0000与001或010A非011B非100异或101全加110全减111清零各个分功能的实现方法1与用一个与门,A、B作为数据输入,C悬空，输出F1=AB,F2=1-F12或用一个或门,A、B作为数据输入,C悬空，输出F2=A+B,F2=1-F13.A非用一个非门,A作为数据输入,B、C悬空，输出F1=1-A,F2=1-F1A_ANOT4.B非用一个非门，B作为数据输入,A、C悬空，输出F2=1-B,F2=1-F15异或5异或用一个异或门,A、B作为数据输入,C悬空

2、，输出F1=AB,F2=1-F1XOR6全加一位全加器的真值表如下加数进位in和进位outABCF1F20000000110010100110110010101011100111111利用之前做的加法器，因为三输入，二输出，联想到3线-8线译码器74LS138可以实现该功能。计算函数式：F1=ABCm0+ABCm1+ABCm7(将F1的取值带入化简)=m1+m2+m4+m7=(m1m2m4m7)整体取非F2=ABCm0+ABCm1+ABCm7(将F2的取值带入化简)=m3+m5+m6+m7=(m3m5m6m7)整体取非逻辑电路：U1AYOBY1CY2丫3Y4E1Y5E2YBE3Y774LS13

3、S1-2-3-ABC274AICARRY:A4bALU真值表：7全减一位全加器的真值表如下被减数减数借位in差借位outABCF1F20000000111010110110110010101001100011111同理，计算函数式：F1=ABCm0+ABCm1+ABCm7(将F1的取值带入化简)=m1+m2+m4+m7=(m1m2m4m7)整体取非F2=ABCm0+ABCm1+ABCm7(将F2的取值带入化简)=m1+m2+m3+m7=(m1m2m3m7)整体取非逻辑电路：2364QABCOYI2Y34.Y5?ABCI-1C2曰8清零利用任意输入的原变量和非变量的与得到低电平的输出。U1AND

4、控制端功能数据输入端输出端S2S1SOABCF1F2000与0000100101010010110110001101011101011110001或0000100101010100111010010101101101011110010A非0001000110010100111010001101011100111101011B非0001000110010010110110010101101100111101100异或0000100101010100111010010101101100111101:5152F2、仿真过程理论波形图1234567891011121314151617181920212223242526272S2930313：仿真电路图：仿真电路图：74.1S7CONTROLPORT312U21SUM-DIFF:AiCARRY:AFV1Y2Y3.Y4.UYET7-YIX3CUDE?L-qUBCRROW:A斗1474151仿真波形图：总结与分析：1）复杂电路图设计要注意设计的美学要素，以科学布局。2）仿真设计中容易出现的问题：A）高低电平的准确估计（之前U7用与门了，造成了麻烦）B）波形不正确时，要溯源debu