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实验报告 课程名称：计算机组成原理 学　　院：计算机科学与工程 专　　业：计算机科学与技术 指导教师：廖建明 学生姓名：林怡 学　　号：2012060020023 实验成绩： 日　　期：　　　2014　年　11　月　28　日 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 一、实验一：ALU设计实验 二、实验室名称：主楼A2-411 实验学时：4 三、实验目的： 1．熟悉ALU的工作原理。 2．掌握多个ALU的扩展方法。 3．掌握用硬件描述语言设计ALU的方法。 4．掌握数据的暂存和分时传送的方法。 四、实验内容 设计一个8bit ALU,实现两个8bit二进制数的算术运算和逻辑运算, ★算术运算(加、减); ★逻辑运算(与、或、置1、清0); 实验要求： 1.设计一个4bitALU模块; 2.如何用4bitALU实现8bitALU的功能? 3.数据的输入/输出 输入: 只有8个开关,如何分时输入数据? 输出: 8个指示灯(数据),1个指示灯(进位/借位) 4.控制端输入 模式控制: (算术 / 逻辑) 运算方式控制: (+、- / and、or 、set、clr) 分时控制位: (输入数据的使能端) 数据输入控制脉冲: 实验原理： 实验原理图如图一： 图一 由图可知,ALU模块有四个输入,分别为寄存器A、B,模式控制端M与逻辑/算术运算方式控制端SE。输出为四位的D，同时还有一个进位/借位端cout。 其中M端为一位的输入，当M=1时，模块将用于逻辑运算，而M=0时，模块将进行算术运算。而两种运算模式下，两位的输入端SE的不同的值又将控制+、- / and、or 、set、clr等不同的运算方式。所以可以考虑采用if..else..结合case模块的方式来实现always块中的功能描述。 六、实验器材： PC机、Xilinx ise7.1 集成开发坏境、pq208芯片一块 七、实验步骤： 1、在Xilinx ise7.1 集成开发坏境中输入实验代码，保存并验证其正确性； 2、将模块中使用到的开关与pq208的各个引脚的标号对应起来，并在xilinx中将其设置好； 3、将所需的开关与pq208的对应引脚用电线连接起来，之后将验证正确的代码下载到pq208芯片中； 4、根据实验要求操作各开关，观察指示灯的结果以验证实验的正确性； 实验代码如下： module alu(A,B,M,SE,D,cout); input [3:0] A; input [3:0] B; input M; input [1:0] SE; output [3:0] D; output cout; reg [3:0] D; reg cout; always @(A,B,M,SE) begin if(M) // 逻辑运算模式 begin case(SE) 2b00:D=AB; //与运算 2b01:D=A|B; //或运算 2b10:D=4b1111; //置1 2b11:D=4b0000; //置0 endcase end else //算术运算模式 begin case(SE) 2b00: {cout,D}=A+B; //加法运算 2b01:{cout,D}=A+B; 2b10: {cout,D}=A-B; //减法运算 2b11:{cout,D}=A-B; endcase end end endmodule I/O 端口与指示灯的连接方式： A[3:0] 与K1，K2，K3，K4相连， B[3:0]与K5，K6，K7，K8相连， M与K10相连，SE与K12，K11相连，cout与L5相连， 输出端D[3:0]分别与L4,L3，L2，L1相连。 八、实验数据及结果分析： 电路图如图二、三所示： 图二 图三 图三中，当输入为0-1时，发现指示灯结果如为D[3:0]=1111 且cout=1。分析后可知，这个结果是由于-1的四位二进制补码表示为1111。 九、总结、改进建议及心得体会： 通过本次实验，我不仅完