8位至16位ALU转换

Question

我目前正在学习电气工程学位，并设计了一个4位ALU作为任务的一部分。

我被问及如何轻松将其转换为8位ALU。我现在的答案是，我将把所有模块（add，sub，bux或xor LS，RS等）更改为8位模块以及ALU模块中FPGA板的开关编号。

这是最简单的方法，还是我能够设计ALU来调用每个4位门或两次添加4位模块的不同名称？

我觉得好像我已经用尽了我的教科书和网络，这是令人沮丧的信息必须在那里！

我正在使用Quartus II进行编程。

Answer 1

实际答案取决于您的实际ALU和您选择的方法。你说你试图找到如何连接两个4位ALU;这里有一些帮助：

library ieee; 
use ieee.std_logic_1164.all; 
use ieee.numeric_std.all; 
use work.defs_pkg.all; 

entity cpu_alu is 
    port(
    opA  : in std_logic_vector(15 downto 0); -- operand A 
    opB  : in std_logic_vector(15 downto 0); -- operand B 
    Op  : in std_logic_vector(2 downto 0); -- operator 
    cIn  : in std_logic;      -- carry in 
    invA : in std_logic;      -- invert A 
    result : out std_logic_vector(15 downto 0); -- result 
    cOut : out std_logic;      -- carry out 
    overflow: out std_logic;      -- overflow 
    zero : out std_logic 
); 
end entity cpu_alu; 

architecture rtl1 of cpu_alu is 

    signal A: std_logic_vector(7 downto 0); 

    signal INTERNAL_CARRY: std_logic; -- the carry chain 
    signal zeroMSB: std_logic;   -- because this ALU has a 'zero' output 
    signal zeroLSB: std_logic; 

    constant Top : integer := A'left; 

begin 

    MSB : entity work.cpu_alu8 
    port map (opA => opA(7 downto 0), 
       opB => opB(7 downto 0), 
       Op  => Op, 
       CIn => CIn, 
       invA => inVa, 
       result => result(7 downto 0), 
       cout => INTERNAL_CARRY, 
       overflow => open, 
       zero => zeroMSB); 

    MSL : entity work.cpu_alu8 
    port map (opA => opA(15 downto 8), 
       opB => opB(15 downto 8), 
       Op  => Op, 
       CIn => INTERNAL_CARRY, 
       invA => inVa, 
       result => result(15 downto 8), 
       cout => cOut, 
       overflow => overflow, 
       zero => zeroLSB); 

    zero <= zeroMSB and zeroLSB; 

end architecture rtl1; -- of cpu_alu 

这显示了两个8位ALU连接在一起，使一个16位ALU。我已经准备了一个16位的ALU，所以我将它转换为一个8位的ALU，并将它初始化两次，以创建原始的16位ALU（所以我可以对它进行相同的测试以确保我已经完成了它正确*）。我相信你可以将它转换为2x 4位ALU。

8个LSB转到第一个ALU; 8个MSB转到第二个。关键的一点是，我如何将第一个ALU的进位输出连接到第二个进位输入。另请注意，我对LSB ALU的输出overflow不感兴趣。最后，我需要合并各自的zero输出。

当然，我不知道你的ALU实际上做了什么。这一个并没有太大的作用。它唯一的数学运算是ADD。 （这是一个练习的答案，因此我不会发布所有的代码）。

*这是你应该始终做的。你提到Quartus。 Quartus不模拟 - 它从综合开始。在合成之前，您应该始终进行模拟：找到错误，查找源代码并修复错误要快得多。