实验二运算器实验解读.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑实验二运算器实验解读 测验二运算器测验 1.算术规律运算测验 一.测验目的 1.了解简朴运算器的数据传输通路 2.验证运算功能发生器的组合功能 3.掌管算术规律运算加、减、与的工作原理 4.验表明验台运算的8位加、减、与、直通功能 5.按给定数据,完成几种指定的算术和规律运算 二.测验内容 1.测验原理 算术规律单元ALU的数据通路如图2-1所示其中运算器ALU181根据74LS181的功能用VHDL硬件描述语言编辑而成,构成8位字长的ALU加入运算的两个8位数据分别为A[7..0]和B[7..0],运算模式由S[3..0]的16种组合抉择,而S[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生,计数时钟是Sclk(图2-1;此外,设M=0,选择算术运算,M=1为规律运算,C N为低位的进位位;F[7..0]为输出结果,C O为运算后的输出进位位两个8位数据由总线IN[7..0]分别通过两个电平锁存器74373锁入,ALU功能如表2-1所示 表2-1 ALU181的运算功能 注1、* 表示每一位都移至下一更高有效位, “+”是规律或,“加”是算术加 注2、在借位减法表达上,表2-1与标准的74181的真值表略有不同。

三.测验步骤 (1设计ALU元件 在Quartus II 环境下,用文本输入编辑器Text Editor输入ALU181.VHD算术规律单元文件,编译VHDL文件,并将ALU181.VHD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2-1输入测验电路图,从Quartus II的根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.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举行的 (3器件选择 选择Cyclone系列,在Devices中选择器件EP1C6QC240C8编译,引脚锁定,再编译 引脚锁定后需要再次举行编译,才能将锁定信息确定下来,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例如已完成的设计举行验表明验 开启编程窗口将配置文件ALU.sof下载进GW48系列现代计算机组成原理系统中的FPGA 中 (5选择测验系统的电路模式是NO.0,验证ALU的运算器的算术运算和规律运算功能 根据表2-1,从键盘输入数据A[7..0]和B[7..0],并设置S[3..0]、M、Cy,验证ALU 运算器的算术运算和规律运算功能,记录测验数据。

图2-1 算术规律单元ALU测验原理图 四.测验过程 (1按图2-1所示,在本验证性例如中用数据选择开关(键3操纵的高/低电平选择总线 通道上的8位数据进入对应的74373中;即首先将键3输入高电平,用键2、键1分别向A[7..0] 置数01010101(55H,这时在数码管4/3上显示输入的数据(55H; 然后用键3输入低电平,再用键2、键1分别向B[7..0]置数10101010(AAH,这时在数码管2/1上显示输入的数据(AAH;这时表示在图2-1中的两个74373锁存器中 分别被锁入了加数55H和被加数AAH可双击图2-1的ALU181元件,了解其VHDL描述 (2设定键8为低电平,即M=0(允许算术操作,键6操纵时钟SCLK,可设置表2-1的 S[3..0]=0 ~ F现连续按动键6,设置操作方式选择S[3..0]=9(加法操作,使数码管8显示9,以验证ALU的算术运算功能:当键7设置cn=0(最低位无进位时,数码管7/6/5=0FF(55H+AAH=0FFH; 当键7设置cn=1(最低位有进位时,数码管7/6/5=100(55H+AAH+1=100H; (3若设定键8为高电平,即M=1,键KEY6操纵时钟SCLK,设置S[3..0]=0~F,KEY7设置 cn=0或cn=1,验证ALU的规律运算功能,并记录测验数据。

表2-2 A[7..0],B[7..0]设置值检查 (4 验证ALU181的算术运算和规律运算功能,ALU181模块功能可参照表2-1 表2-3给定了寄放器DRl=A[7..0]和DR2=B[7..0]的数据(十六进制,要求根据此数据对照规律功能表所得的理论值(要求课前完成与测验结果值举行对比(均采用正规律 0 (5表2-4列出了8种常用的算术与规律运算要求指定的操作内容,正确选择运算器数据通 — 5 —。