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Este es el informe del codigo en vhdl en vidado de un ALU con su forma estructural y funcional ...

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Universidad Santo Tomás Facultad: Ingeniería de Telecomunicaciones. Asignatura: Sistemas Digitales. Integrantes: ● . Fecha: 15 de Octubre 2020.

Grupo: 4A.

GUIA DE LABORATORIO No. 4:

recibe instrucciones para manipular la

LA UNIDAD ARITMÈTICO LÒGICA

entrada. Como indica el nombre de la

(ALU).

unidad, estas instrucciones son cálculos matemáticos, como sumas o restas. Una

RESUMEN:

vez que la ALU realiza una operación ordenada, generará el valor correcto.

La

finalidad

de

este

trabajo

es

comprender el funcionamiento de la

Estas dos entradas se denominan más

unidad aritmètico lògica y del mismo

apropiadamente operandos o información

modo entender el modo de operación

a manipular. La instrucción requerida para

desde el punto de vista estructural y

operar se llama codop (código de

funcional, por medio de una descripciòn

operación).

estructural y funcional de una ALU en

modernos pueden realizar una gran

VHDL.

cantidad de funciones simples a partir de

Los

dispositivos

ALU

los operandos proporcionados. Además de

PALABRAS CLAVE:

la suma y resta básica, también pueden

Sintaxis VHDL, Unidad Aritmética y

cambiar datos de izquierda a derecha,

Lògica, Descripción de los dispositivos

revertir datos Y / O datos, enviar datos

bàsicos combinacionales en VHDL.

por completo, aumentar o disminuir datos en 1 y rotar datos de cierta manera con

INTRODUCCIÓN:

aún más posibilidades.

ALU es una unidad aritmética lógica. Es

El único requisito de la mayoría de los

el

diseños

componente

procesador

de

básico CPU

informático

actual.

rendimiento

y

de en

cualquier el

mundo

Lógicamente,

en la ALU

operaciones

deben

es que

estas

mantenerse

muy

su

simples y rápidas. Para cumplir con los

son

requisitos matemáticos más complejos,

relativamente fáciles de entender. Se

suele haber un circuito de procesamiento

aplicaciones

aplican dos enteros en forma de bit a la entrada de la ALU y el otro terminal

de nivel superior que utiliza el mecanismo simple de ALU para finalmente encontrar

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la respuesta, pero la ALU en sí no implementa estas complejidades.

● IF FULL-ADDER:

MARCO TEÓRICO: Este dispositivo nos ofrece una mejora del OPERACIONES ARITMÈTICAS Y

semisumador al cual se le añade un

LÓGICAS:

acarreo de entrada. De esta manera podemos afrontar sumas de más de un bit

Las operaciones aritméticas o elementales son aquellas en donde se usan cuatro operaciones distintas, las cuales son:

para las cuales utilizaremos el acarreo de salida del anterior en el acarreo de entrada del siguiente. Así completamos la suma

● Suma

correctamente. A continuación vemos la

● Resta

tabla de verdad y un esquema.

● Multiplicación ● División mientras

que,

cuando

hablamos

de

operaciones lógicas estamos hablando de operaciones que manejan una tabla de verdad, en donde dependiendo el caso será su resultado, existen diferentes tipos las cuales son: ● AND ● OR ● NOT ● NAND ● NOR ● XOR ● XNOR

SOLUCIÓN LABORATORIO N°4

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Realice una descripción en VHDL de la ALU siguiendo la estructura de la Imagen Imagen nº1. Empiece por definir y simular cada uno de los bloques que la componen. El

primer

archivo

de

descripción

realizado fue el Full Adder , el cual tiene la función de determinar la función lógica

Imagen nª1 Tabla de Operaciones Guia

en el sumador.

de Laboratorio.

I magen nº2 ALU. Imagen nª4 Diseño Full Adder Estructural. El segundo archivo de descripción que realizamos fue el Extensor Aritmetico en el Imagen nº3 Estructura ALU. PUNTO Nº1:

cual

realizamos

las

operaciones

aritméticas que se muestran en la Imagen nª1. Para lograr ello, en la combinación ‘010’ se asignó ‘0’ a la salida, en la

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combinación ‘011’ se asignó un ‘1’ ya que a la salida de cada Extensor Aritmético irá un ‘1’, esto forma un ‘1111’ debido a que este es el complemento a2 de ‘0001’. A su vez también asignamos a la combinación ‘001’ el valor de ‘b’ y en la combinación ‘000’ asignamos el valor negado

de

‘b’

para

realizar

el

complemento a1.

Imagen nª6 Diseño Carry Estructural. En el archivo de descripción del Extensor Lógico realizamos las operaciones lógicas que se muestran en la Imagen nª1, las operaciones son And, Or, Not. A la combinación ‘111’ se le asignó la operación

And,

a

su

vez,

a

las

combinaciones ‘110’ y ‘101’ se les asignó la operación Or y Not respectivamente. Imagen nª5 Diseño Extensor Aritmético Estructural. El siguiente archivo de descripción creado fue el Carry al cual le asignamos distintos valores de ‘0’ y ‘1’ según corresponda la combinación del selector. Para las combinaciones ‘010’ el carry será ‘1’.

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Imagen nª7 Diseño Extensor Lógico Estructural. El último archivo de descripción creado fue el ALU (UnidadAritmeticoLógica) en el

cual

declaramos

sus

respectivos

puertos, entradas y salidas. A su vez llamamos

todos

los

archivos

de

descripción creados anteriormente. Imagen nª10 Diseño ALU Estructural. PUNTO Nº2: Realice un archivo de pruebas o test bench que verifique el funcionamiento de cada una de las operaciones. Realice una simulación temporal de la ALU descrita.

Imagen nª8 Diseño ALU Estructural. Imagen nª11 Diseño Test Bench Estructural.

Imagen nª9 Diseño ALU Estructural.

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Imagen nª12 Simulación Estructural. PUNTO Nº3: Describa la ALU de forma funcional teniendo

en

cuenta

la

codificación

mostrada en la Imagen nº1 y realice la correspondiente simulación. Imagen nª14 Diseño ALU Funcional.

Imagen nª13 Diseño ALU Funcional.

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Im agen nª15 Test Bench ALU Funcional.

Imagen nª16 Test Bench ALU Funcional.

Imagen nª17 Simulaciòn ALU Funcional.

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