數(shù)字系統(tǒng)的fpga設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-01-07 15:49本頁面
【正文】 原理描述 計(jì)算機(jī)的一個(gè)最主要功能就是處理各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，該功能要由 CPU中的運(yùn)算器來完成。運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ ALU）。其主要功能包括： ①執(zhí)行數(shù)值數(shù)據(jù)的算術(shù)加減乘除等運(yùn)算， 執(zhí)行邏輯數(shù)據(jù)的與或非等邏輯運(yùn)算， ②暫時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果， 由多個(gè)通用寄存器來承擔(dān)。 ③運(yùn)算器通常也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐? 。 多功能算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的 EDA設(shè)計(jì) 原理描述 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可得帶進(jìn)位控制的 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1019所示。其中 8位ALU運(yùn)算器模塊，是利用 2片 4位 ALU芯片 74181級(jí)聯(lián)構(gòu)成的 8位字長 ALU。 1． ALU運(yùn)算器模塊 ALU_8的設(shè)計(jì) 2． 16路通道計(jì)數(shù)模塊 CNT_16的設(shè)計(jì) CNT_16實(shí)際上為一模 16的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 , 可利用QuartusII的兆功能設(shè)計(jì)向?qū)? MegaWizard PlugIn Manager定制模 16的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，定制時(shí)設(shè)clock為計(jì)數(shù)輸入脈沖， q[3..0]為計(jì)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)輸出，供 ALU_8選擇不同的運(yùn)算模式。 3．?dāng)?shù)據(jù)寄存器模塊 REG_A_B 數(shù)據(jù)寄存器模塊 REG_A_B的原理圖如圖 1021所示。為進(jìn)行雙操作數(shù)運(yùn)算，運(yùn)算器模塊的兩個(gè) 8位數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)輸入總線分別通過數(shù)據(jù)寄存器模塊REG_A_B兩個(gè)電平鎖存器 74373鎖入。該模塊的輸入全部連在數(shù)據(jù)總線 Data_bus[7..0]中，通過數(shù)據(jù)選擇開關(guān) A0_B0，依次選擇輸出數(shù)據(jù) A[7..0]、B[7..0]給運(yùn)算器模塊 ALU_8。 根據(jù) ，可得到圖 1022所示的多功能算術(shù)邏輯運(yùn)算單元頂層電路的原理圖。在QuartusII的圖型編輯方式下，調(diào)出前面所設(shè)計(jì)的底層模塊，即 1片 ALU運(yùn)算器模塊 ALU_8， 1片 16路通道計(jì)數(shù)模塊 CNT_16， 1片數(shù)據(jù)寄存器模塊REG_A_B及相應(yīng)的輸入輸出引腳，根據(jù)圖 1037完成多功能算術(shù)邏輯運(yùn)算單元頂層電路的原理圖輸入，電路連好線后，編譯正確無誤后，可得其仿真輸出波形和元件符號(hào)如圖 1023所示。 多功能算術(shù)邏輯運(yùn)算單元頂層電路原理圖 仿真結(jié)果
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