实验内容
1. 学习多功能ALU的工作原理，掌握运算器的设计方法
2. 掌握运用Verilog HDL 进行行为描述与建模的技巧和方法
解决方法
1. 分析一个具有8种运算功能的32位ALU，并能够产生运算结果的标志：结果位零标志（ZF）和溢出标志（OF）
2. 首先，分析出ZF只会在加减运算中出现溢出情况，然后分析出ALU 8种计算如何表达，如果使用“-”，就不用考虑如何减法
3. 代码展示：
顶层模块：
module ALU(AB_SW,ALU_OP,F_LED_SW,LED);
input[2:0]AB_SW,ALU_OP,F_LED_SW;
output[7:0]LED;
wire [31:0]A,B,F;
wire ZF,OF;
Third_experiment_second T2(AB_SW,A,B);
Third_experiment_first T1(OF,ZF,ALU_OP,A,B,F);
Third_experiment_third T3(F_LED_SW,LED,F,ZF,OF);
endmodule
Third_experiment_second模块（作为数据输入）
module Third_experiment_second(AB_SW,A,B);
input[2:0]AB_SW;
output reg[31:0]A,B;
always @(*)
begin
case(AB_SW)
3'b000:begin A=32'h0000_0000;B=32'h0000_0000;end
3'b001:begin A=32'h0000_0003;B=32'h0000_0607;end
3'b010:begin A=32'h8000_0000;B=32'h8000_0000;end
3'b011:begin A=32'h7FFF_FFFF;B=32'h7FFF_FFFF;end
3'b100:begin A=32'hFFFF_FFFF;B=32'hFFFF_FFFF;end
3'b101:begin A=32'h8000_0000;B=32'hFFFF_FFFF;end
3'b110:begin A=32'hFFFF_FFFF;B=32'h8000_0000;end
3'b111:begin A=32'h1234_5678;B=32'h3333_2222;end
default:begin A=32'h9ABC_DEF0;B=32'h1111_2222;end
endcase
end
endmodule
Third_experiment_first模块（运算）
module Third_experiment_first(OF,ZF,ALU_OP,A,B,F);
input [2:0]ALU_OP;
input [31:0]A,B;
output reg[31:0]F;
reg C32;
output reg OF=0;
output reg ZF=0;
always @(ALU_OP or A or B)
begin
case(ALU_OP)
3'b000:F<=A&B;
3'b001:F<=A|B;
3'b010:F<=A^B;
3'b011:F<=A~^B;
3'b100:{
C32,F}<=A+B;
3'b101:{
C32,F}<=A-B;
3'b110:begin if(A<B) F<=32'h0000_0001;else F<=32'h0000_0000;end
3'b111:begin F<=B<<A;end
endcase
if(F==32'h0000_0000)
ZF<=1;
else
ZF<=0;
OF=C32^F[31]^A[31]^B[31];
end
endmodule
Third_experiment_third模块（作为LED显示）
module Third_experiment_third(F_LED_SW,LED,F,ZF,OF);
input[31:0]F;
input ZF,OF;
input[2:0] F_LED_SW;
output reg[7:0] LED;
always@(*)
begin
case(F_LED_SW)
3'b000:LED=F[7:0];
3'b001:LED=F[15:8];
3'b010:LED=F[23:16];
3'b011:LED=F[31:24];
default:begin LED[7]=ZF;LED[0]=OF;LED[6:1]=6'b0;end
endcase
end
endmodule
测试模块
module ALU_TEST;
// Inputs
reg [2:0] AB_SW;
reg [2:0] ALU_OP;
reg [2:0] F_LED_SW;
// Outputs
wire [7:0] LED;
ALU uut (
.AB_SW(AB_SW),
.ALU_OP(ALU_OP),
.F_LED_SW(F_LED_SW),
.LED(LED)
);
initial begin
AB_SW = 3'b001;
ALU_OP = 3'b000;
F_LED_SW = 3'b000;
#100;
AB_SW = 3'b001;
ALU_OP = 3'b001;
F_LED_SW = 3'b000;
#100;
AB_SW = 3'b001;
ALU_OP = 3'b010;
F_LED_SW = 3'b000;
end
endmodule
特别注意
当时在做实验的时候，有的朋友问我begin…end是干什么用，其实就是相当于C语言中的大括号