实验一 算术逻辑单元ALU

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1、算术逻辑单元ALU姓名：曾智超班级：软件2班学号：2013551722实验日期：2014年10月22日实验软件：Quartus13.0实验器材：SOPC_EDA现代计算机组成原理实验系统Cw48-Cp++实验操作系统：MicrosoftwindowsXP实验目的1.理解算术逻辑单元ALU的工作原理。2．掌握算术逻辑单元ALU的设计方法。3.验证32位算术逻辑单元ALU的加、减、与、移位功能。4.按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。实验要求1、做好实验预习，掌握运算器的数据传送通路和ALU的功能特性，并熟悉

2、本实验中所用的控制台开关的作用和使用方法。2、写出实验报告，内容是：①实验目的；②按理论分析值填写好表1-2、表1-3，给出对应的仿真波形。③列表比较实验数据（2）的理论分析值与实验结果值；并对结果进行分析。实验结果与理论分析值比较，有没有不同？为什么?④通过本实验，你对运算器ALU有何认识，有什么心得体会？实验内容算术逻辑单元ALU的设计如图1-1所示。其中运算器addsub32能实现32位的加减运算。参加运算的两个32位数据分别为A[31..0]和B[31..0]，运算模式由aluc[3..0]的16种组合

3、决定，而aluc[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生，计数时钟是Sclk（图1-1）；r[31..0]为输出结果，Z为运算后的零标志位。ALU功能如表1-1所示。表1-1ALU的运算功能选择端alucALU功能3210*000*001*010*100*101*110001101111111注1、*表示每一位都移至下一更高有效位,“+”是逻辑或，“加”是算术加实验步骤（1）设计ALU元件在QuartusII环境下，用文本输入编辑器TextEditor输入ALU.V算术逻辑单元文件，编译Ve

4、rilogHDL文件，并将ALU.V文件制作成一个可调用的原理图元件。（2）以原理图方式建立顶层文件工程选择图形方式。根据图1-1输入实验电路图，从QuartusII的基本元件库中将各元件调入图形编辑窗口、连线，添加输入输出引脚。将所设计的图形文件ALU_sy.bdf保存到原先建立的文件夹中，将当前文件设置成工程文件，以后的操作就都是对当前工程文件进行的。（3）器件选择选择Cyclone系列，在Devices中选择器件EP1C12QC240C8。编译，引脚锁定，再编译。引脚锁定后需要再次进行编译，才能将锁定信息

5、确定下来，同时生成芯片编程/配置所需要的各种文件。（4）芯片编程Programming（可以直接选择光盘中的示例已完成的设计进行验证实验）打开编程窗口。将配置文件ALU_sy.sof下载进GW48系列现代计算机组成原理系统中的FPGA中。（5）选择实验系统的电路模式是NO.0，验证ALU的运算器的算术运算和逻辑运算功能实验原理图输入端CLR负责时钟信号，AD_B1和IN负责数据的输入。DA、DB、R和Z为输出端口。引脚分配：AD_B1InputPIN_2352B2_N2PIN_2353.3-VLVTTL24mA

6、ALU[3]OutputPIN_1683B3_N0PIN_1683.3-VLVTTL24mAALU[2]OutputPIN_1673B3_N0PIN_1673.3-VLVTTL24mAALU[1]OutputPIN_1663B3_N0PIN_1663.3-VLVTTL24mAALU[0]OutputPIN_1653B3_N0PIN_1653.3-VLVTTL24mACLRInputPIN_2392B2_N2PIN_2393.3-VLVTTL24mADA[7]OutputPIN_201B1_N0PIN_203.3

7、-VLVTTL24mADA[6]OutputPIN_191B1_N0PIN_193.3-VLVTTL24mADA[5]OutputPIN_181B1_N0PIN_183.3-VLVTTL24mADA[4]OutputPIN_171B1_N0PIN_173.3-VLVTTL24mADA[3]OutputPIN_161B1_N0PIN_163.3-VLVTTL24mADA[2]OutputPIN_151B1_N0PIN_153.3-VLVTTL24mADA[1]OutputPIN_141B1_N0PIN_143.3

8、-VLVTTL24mADA[0]OutputPIN_131B1_N0PIN_133.3-VLVTTL24mADB[7]OutputPIN_1363B3_N2PIN_1363.3-VLVTTL24mADB[6]OutputPIN_1353B3_N2PIN_1353.3-VLVTTL24mADB[5]OutputPIN_1343B3_N2PIN_1343.3-VLVTTL24mADB[4]