组成原理实验报告-数据通路设计.doc

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1、组成原理实验报告学生姓名专业/班级学号所在学院提交日期实验四数据通路的设计与测试一．实验目的：学习和掌握一个基本的数据通路的结构和运行规律；进一步掌握VHDL语言的编程技术和仿真波形的观测。二．实验内容：1.利用硬件描述语言VHDL实现一个数据通路的连接，包括：RAM、ALU、RF等模块；2.输入数据后观察信号在各部件中的传输情况（状态）；3.开关量提供输入，通过指示灯观察各模块端口的状态。三．实验要求：1.画出完整的数据通路电路图；2.编写实现以上功能的电路模块的VHDL代码并反映出本人的设计思路（利用流程图、状态图等）；3.对数据的传输过程进

2、行仿真，时序波形进行定量的分析；4.记录设计和调试过程。四.实验设计(1)总体设计图-完整电路图通路实现代码：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYalu1ISPORT(add:INSTD_lOGIC;x:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);substrance:INSTD_LOGIC;m:INSTD_LOGIC;cout:OUTSTD_LOGIC_V

3、ECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYalu1;ARCHITECTUREaluStructOFalu1ISBEGINPROCESS(add,substrance,m,x,y)BEGINIFM='1'THENcout<=x;ELSEIFadd='1'THENcout<=x+y;ELSEIFsubstrance='1'THENcout<=x-y;ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDaluStruct;(2)寄存器设计了三个寄存器R1、R2和R3，用来存放IN输入的数据，由输入端1，2和3分别进行控制数据的存放

4、。VHDL代码：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYsolutionISPORT(d:INSTD_lOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);lda:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYsolution;ARCHITECTUREbhvOFsolutionISBEGINPROCESS(d,lda)BEGINIFlda='1'THENq<=d;ENDIF;ENDPROCESS;ENDbhv;(3)控制器（1）三选一控制器具体

5、的VHDL语言如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYselectOneISPORT(in1:INSTD_lOGIC;in2:INSTD_LOGIC;in3:INSTD_LOGIC;cout:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);cin1:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);cin2:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);cin3:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYselectOne;

6、ARCHITECTUREchooseOFselectOneISBEGINPROCESS(in1,in2,in3,cin1,cin2,cin3)BEGINIFin1='1'THENcout<=cin1;ELSEIFin2='1'THENcout<=cin2;ELSEIFin3='1'THENcout<=cin3;ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDchoose;（2）通过VHDL语言设计的三选一控制器如下图所示。(4)ALU（1）使用的VHDL语言如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164

7、.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYalu1ISPORT(add:INSTD_lOGIC;x:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);substrance:INSTD_LOGIC;m:INSTD_LOGIC;cout:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYalu1;ARCHITECTUREaluStructOFalu1ISBEGINPROCESS(add,substrance,m

8、,x,y)BEGINIFM='1'THENcout<=x;ELSEIFadd='1'THENcout<=x+y;ELSEIFsubstr