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1、实验四 ALU的设计与实现实验报告姓名：阿迪兰 13053004余乐 13052044 班级：计算机2班实验四 ALU的设计与实现一、实验目的1、理解ALU的功能和其在处理器中的地位2、掌握ALU的结构化（分模块、分层次）的设计方法3、掌握ALU的Verilog 语言描述方法二、实验任务1、学习ALU的设计方法。2、用Verilog语言采用行为描述的方法完成74181的逻辑设计 。3、用Verilog语言采用结构描述的方法完成74181的逻辑设计。4、学习用宏模块的方法定制并调用 ALU 。74181功能表注意：“+”表示逻辑或，“加”表示数学加；逻辑非（！）与（按位）取反（）的区别。modu
2、le ALU_74181（input 3:0 a, input 3:0 b,input 3:0 s, input m,input cn, output 3:0 f,output aeqb, output c4,output p, output g ，);reg 3:0 result; wire 4:0temp; wire p0,p1,p2,p3; wire g0,g1,g2,g3; assign temp=s,m;always(temp or a or b)begincase (temp) 5b00000: result=a;5b00001: result=!a; 5b00010: resul
3、t=a|b; 5b00011: result=(!a|b); 5b00100: result=(a|!b); 5b00101: result=!a&b; 5b00110: result=4b1111;5b00111: result=0; 5b01000: result=a+(a&!b); 5b01001: result=!(a&b); 5b01010: result=!b; 5b01011: result=(a|!b)+(a&!b); 5b01100: result=ab; 5b01101: result=a-b+4b1111; 5b01110: result=a&(!(b+4b1111);
4、5b01111: result=a&!b; 5b10000: result=a+a&b; 5b10001: result=(!a)|b; 5b10010: result=a+b; 5b10011: result=!(ab); 5b10100: result=(a|!b)+a&b; 5b10101: result=b; 5b10110: result=a&b+4b1111;5b10111: result=a&b; 5b11000: result=a+a; 5b11001: result=1;5b11010: result=(a|b)+a; 5b11011: result=(a|!b); 5b11
5、100: result=(a|!b)+a; 5b11101: result=(a|b);5b11110: result=a+4b1111; 5b11111: result=a; endcaseassign f=result;assign g0=a0&b0; assign g1=a1&b1;assign g2=a2&b0;assign g3=a3&b0;assign p0=a0b0; assign p1=a1b1;assign p2=a2b2;assign p3=a3b3;assign c4=g3|(g2&p3)|(g1&p2&p3)|(g0&p0&p1&p2)|(cn&p0&p1&p2&p3)
6、;assign p=p0&p1&p2&p3;assign g=g3+g2&p3+g1&p2&p3+g0&p1&p2&p3;assign aeqb=(a=b)?1b1:1b0;endmodule五、实验思考题1. ALU的功能是什么，它在计算机系统中的地位如何？答：ALU是多功能算数逻辑运算单元，不仅能进行多种算术运算和逻辑运算，如与、或、非、异或循环、移位、求补、清零、加、减、乘、除等，而且具有先行进位逻辑，从而能实现高速运算。ALU是CPU的核心部分，也是CPU的重要组成部分。一台计算机最主要的功能就是指向运算的功能，而ALU恰恰具有这样的功能，可以说多功能运算时据算计的灵魂，没有运算，计算机将不会具有如此强大的功能。2. ALU是典型的组合逻辑，为什么在实现中要加入时钟信号，其目的是什么？答：处于整机同步的需要，这样可以保证ALU产生的结果能够适时的送到总线，以便数据进行正确的读写3. 74181 ALU内部加法运算用的是超前进位算法吗？答：是。74181的设计在内部的实现是通过超前进位，而后又利用了p函数和g函数实现了片与片之间的超前进位功能。
