湘潭大学计算机原理实验一算术逻辑运算实验预习报告

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1、实验一算术逻辑单元ALU一•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。二.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A⑶..0]和B[31..O],运算模式由aluc[3..0]的16种组合决定，而aluc[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生，计数时钟是Selk(图1

2、-1)；M31..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*000R=A加B*001R=A与B*010R=A㊉3*100F=A・B*101R=A+B*110R=将B逻辑左移16位0011R=B逻辑左移A[4..O]位0111R=3逻辑右移4[4..O]位1111R=B算数右移4[4..O]位注1、*表示每一位都移至下一更高有效位，“+”是逻辑或，“加”是算术加三.实验步骤(1)设计ALU元件在QuartusII环境下，用文本输入编辑器Te

3、xtEditor输入ALU.V算术逻辑单元文件，编译VerilogHDL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AI.U_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

4、,再编译。引脚锁定后需要再次进行编译，才能将锁定信息确定卜-來，同时牛成芯片编程/配置所需要实验一算术逻辑单元ALU一•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。二.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A⑶..0]和B[31..O],运算模式由aluc[3..0]的16种组合决定，而a

5、luc[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生，计数时钟是Selk(图1-1)；M31..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*000R=A加B*001R=A与B*010R=A㊉3*100F=A・B*101R=A+B*110R=将B逻辑左移16位0011R=B逻辑左移A[4..O]位0111R=3逻辑右移4[4..O]位1111R=B算数右移4[4..O]位注1、*表示每一位都移至下一更高有效位，“+”是逻辑或，“

6、加”是算术加三.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VerilogHDL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AI.U_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

7、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，才能将锁定信息确定卜-來，同时牛成芯片编程/配置所需要的各种文件。(1)芯片编程Programming(可以在接选择光盘屮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.sofK载进GW48系列现代计算机组成原理系统中的FPGA中。(2)选择实验系统的电路模式是NO.O,验证ALU的运算器的算术运算和逻辑运算功能根据表1・1,从键盘输入数据A[7..O]和B[7..O

8、],并设置S[3..O]、M、Cy,验证ALU运算器的算术运算和逻辑运算功能，记录实验数据。:血oParameterValueLPMJVDTH8LPM^AVALUELPMLATCHsdrParameterValue212LPMWIDTH8LPM^AVALUEQ0Q0LP'LLATCHdot«DgateaconstasetdatsDgoteaco