TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH LỚP CE118.H12.1 BÁO CÁO THỰC HÀNH LAB THIẾT KẾ LUẬN LÝ SỐ NHÓM THỰC HIỆN Trương Hoàng Minh_14520536 Nguyễn Văn Nam_14520559 LAB : THIẾT KẾ ALU I MỤC TIÊU Trong lab sinh viên tham khảo thiết kế ALU 8-bit phần mềm mô LogiSim Sinh viên thiết kế ALU 4-bit phần mềm LogiSim Sau đó, thiết kế kiểm chứng hoạt động ALU KIT DE2 II NỘI DUNG THỰC HÀNH Thiết kế ALU 4-bit có sơ đồ khối chức bên Chú ý: Lệnh Add (cộng) Subtract (trừ) thực số có dấu 4-bit A B Kết biểu diễn số có dấu 4-bit (R) Cờ báo add_sub_overflow bật lên mạch phát có overflow xảy Hỏi: tầm biểu diễn toán hạng A, B kết Add Subtract trên? Trả lời :Đối với số nhị phần n bit biểu diễn số có dấu ( theo kiểu bù tầm biểu diễn từ từ -2(mũ n – 1) đến +2(mũ n – 1) – Cho nên tầm biểu diễn A B R từ -8 đến +7 III THỰC HIỆN Thiết kế ALU 1-bit  Ta thấy toán chia làm phép toán số học phép toán logic Với phép toán logic Ta cần sử dụng cộng logic bit ngõ vào And, Or, Xor, Not để thực Đối với phép toán cộng, trừ, tăng, giảm ta cần tiến hành thiết kế  Bộ cộng 1-bit : Có sẵn LogiSim Thiết kế Quartus: Mạch có ngõ vào ngõ vào số 1-bit vào ngõ vào số nhớ ngõ 1-bit tổng S số nhớ COUT Khi lắp thành cộng 4-bit Ta cho bit nhớ cộng Số nhớ bit bit nhớ (COUT) phép cộng trước BẢNG THUỘC TÍNH MẠCH CỘNG MẠCH CỘNG TRÊN QUARTUS  Tương tự trừ 1-bit có sẵn LogiSim Thiết kế trừ 1-bit có chức tương tự cộng nêu BẢNG THUỘC TÍNH MẠCH TRỪ MẠCH TRỪ THIẾT KẾ TRÊN QUARTUS  Thiết kế mạch tăng giảm A: Nhận thấy tăng A đồng nghĩa với việc cộng A với Giảm A trừ A với Ta có tăng giảm sau : MẠCH TĂNG MẠCH GIẢM Mọi chân B nối đất tức A + A – 0; Cin tăng Khi nối thánh mạch tăng 4-Bit Đối với bit mạch tăng giảm, Cin mặc định Các đầu vào Cin bit sau lấy từ Output Cout Carry bit trước chân hình  Khối MUX 8-1 có sẵn LogiSim thiết kế Quartus Với tín hiệu điều khiển MS1S0 Thực chọn chức yêu cầu =>>>> Kết nối khối cổng Thiết kế ALU bit LOGISIM BIT QUARTUS BIT ĐÓNG GÓI Thiết kế ALU-4bit ALU BIT TRÊN LOGISIM HOẠT ĐỘNG:  Chân CD: Cin Decrement : bit nhớ cho phép giảm A Bit đầu nhớ gán = Các bit nhớ bit nhớ phép giảm A DOC : DecrementOutCarry  Tương tự ta có chân CA: CinAdd bit nhớ phép cộng hoạt động chân CD Bit nhớ tương ứng AC: AddCarry  Tương tự chân CS: CinSub, bit nhớ phép trừ; Tương ứng ngõ SC: SubCarry  Chân CI: CinInCrement, bit nhớ vào phép tăng A; Tương ứng ngõ IOC: IncOutCarry;  Cờ ZeroFlag: Bật lên kết ngõ sau R = 0;  Cờ OverFlow bật thực phép cộng trừ mà kết vượt qua giới hạn số có dấu 2bit MẠCH ALU 4-BIT TRÊN QUARTUS MẠCH KHỐI ALU 4BIT IV THỰC HIỆN MÔ PHỎNG Lưu ý: Khi thực mô Kit Các chân gán yêu cầu Ngõ điều khiển có giá trị 000  Mạch thực chức ComplementA có nghĩa đảo bit A bit chuyển thành Bit chuyển thành Thực bên hình KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0010 Kết trả 1101 10 Ngõ điều khiển có giá trị 001  Thực chức AND bit A B Bit trả bit A B MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0010, B = 0011, kết trả 0010 11 Ngõ điều khiển có giá trị 010  Thực chức Xor bit A B Bit trả Bit A B khác Giống trả MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0110, B = 0011 Kết trả 0101 Ngõ điều khiển có giá trị 011  Thực chức OR bit A B Kết trả bit A B đồng thời 12 MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0010, B = 0011 Kết trả 0011 Ngõ điều khiển có giá trị 100  Thực chức giảm A xuống MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0110 Kết trả 0101 13 Ngõ điều khiển có giá trị 101  Thực chức cộng số có dấu A B ( theo kiểu bù 2) Cờ OverFlow sáng báo kết bị tràn 14 15 MÔ PHỎNG TRÊN KIT A=0110(6), B = 1111 (-1) Kết 0101 ( 5) A = 0110(6), B = 0001(1) Kết 0111(7) A= 0110(6), B = 0111(7) Kết 1101(sai) Cờ tràn bật lên 16 Ngõ điều khiển có giá trị 110  Thực chức trừ số có dấu A B ( theo kiểu bù 2) Cờ OverFlow sáng báo kết bị tràn 17 18 MÔ PHỎNG TRÊN KIT A= 0011, B = 0001 Kết 0010 A = 0011(2), B = 1001(-7) Kết 1010(sai) Cờ báo tràn (-9) Ngõ điều khiển có giá trị 111  Thực IncrementA Tăng A lên 19 MÔ PHỎNG TRÊN KIT A = 0010 Kết tăng 0011 A = 1111(-1) Kết tăng 0000 END 20