VHDL 32 位 ALU 代碼

Question

我需要創建一個 32 位 ALU，帶有 alu 函數、加法器/子、移位器和比較器。 當alu函數為0001時，進入加法器，當alu函數為0010時，進入sub，當alu函數為1001時，進入邏輯移位器左b-alu位，當alu函數為1010時，進入邏輯移位器正確的 b-alu 位等等。

我已經有了 32 位加法器/子和 32 位移位器代碼。

包 c31L_pack 是

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

package c31L_pack is
constant ZERO          : std_logic_vector(31 downto 0) :=
  "00000000000000000000000000000000";
constant ONES          : std_logic_vector(31 downto 0) :=
  "11111111111111111111111111111111";


constant BW : integer:=32;
constant SEL3   : integer:=3;
constant SEL1   : integer:=1;
constant OP : integer:=16;
constant reg_field: integer:=6;
constant immediate_size: integer:=15;


subtype alu_function_type is std_logic_vector(3 downto 0);

constant alu_nop                        : alu_function_type := "0000";
constant alu_add                        : alu_function_type := "0001";
constant alu_sub                        : alu_function_type := "0010";
constant alu_comp                       : alu_function_type := "0011";
constant alu_slt                            : alu_function_type := "0100";
constant alu_and                        : alu_function_type := "0101";
constant alu_or                             : alu_function_type := "0110";
constant alu_not                        : alu_function_type := "0111";
constant alu_xor                        : alu_function_type := "1000";
constant alu_shift_logic_left       : alu_function_type := "1001";
constant alu_shift_logic_right      : alu_function_type := "1010";
constant alu_shift_arith_left       : alu_function_type := "1011";
constant alu_shift_arith_right      : alu_function_type := "1100";
constant alu_mov       : alu_function_type := "1101";

type mux_in_16 is array((OP-1) downto 0) of std_logic_vector(BW-1 downto 0);
type mux_in_2 is array(1 downto 0) of std_logic_vector(BW-1 downto 0);
end;

1 位：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity adder1 is
port(a         : in  std_logic;
     b         : in  std_logic;
     cin       : in  std_logic;
     sum_def    : out std_logic;
     carry_borrow   : out std_logic);
end; 

architecture logic of adder1 is

begin

process(a,b,cin)

begin

sum_def <=a xor b xor cin;
carry_borrow<=(a and b) or (a and cin) or (b and cin);

end process;
end architecture; --architecture logic

和 32 位加法器/子

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use work.c31L_pack.all;

entity adder32 is
port(a3_32    : in  std_logic_vector(BW-1 downto 0);
    b3_32    : in  std_logic_vector(BW-1 downto 0);
      cin   : in std_logic;
      sub   : in std_logic;

      sum_32    : out std_logic_vector(BW-1 downto 0);
      cout  : inout std_logic;
      ov    : out std_logic);
end; 

architecture logic of adder32 is

component adder1
port(a         : in  std_logic;
  b         : in  std_logic;
  cin       : in  std_logic;

    sum_def : out std_logic;
    carry_borrow    : out std_logic);
end component;

for add1: adder1 use entity work.adder1(logic);

signal carry_i :std_logic_vector(BW-2 downto 0):=(others=>'0');
signal xor_out :std_logic_vector(BW-1 downto 0):=(others=>'0');
signal oz :std_logic;

begin


Exclusive_or:for i in  BW-1 downto 0 generate
begin
xor_out(i)<=b3_32(i) xor sub after 19ns;
end generate;


add1: adder1 port    map(a=>a3_32(0),b=>xor_out(0),cin=>sub,sum_def=>sum_32(0),carry_borrow=>carry_i(0));   
add_2_31 : for i in 1 to BW-2 generate
     add1 :adder1 port map(a=>a3_32(i),b=>xor_out(i),cin=>carry_i(i-1),sum_def=>sum_32(i),carry_borrow=>carry_i(i)); 
end generate;
add32: adder1 port map(a=>a3_32(BW-1),b=>xor_out(BW-1),cin=>carry_i(BW-2),sum_def=>sum_32(BW-1),carry_borrow=>cout);        

oz<=carry_i(BW-2) xor cout after 19 ns;
with oz select
ov <= 'Z' when "1",
    '0' when "0";
end architecture; --architecture logic

我試圖在使用函數代碼找出輸出之后得到每個結果，我遇到了很多錯誤，我試圖找到解決這個問題的方法。 我該怎么辦？ 感謝你的幫助。 我只想先獲取 add 和 sub，以便我知道我應該做什么。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use work.c31L_pack.all;

ENTITY alu32 IS
GENERIC (BW : INTEGER :=32);
PORT ( a_alu32 : in STD_LOGIC_VECTOR (BW -1 downto 0);
     b_alu32 : in STD_LOGIC_VECTOR (BW -1 downto 0);
     alu_op : in alu_function_type ;
     g : out STD_LOGIC ;
     e : out STD_LOGIC ;
     l : out STD_LOGIC ;
     o_alu32 : out STD_LOGIC_VECTOR (BW -1 downto 0);
     c_alu32 : inout STD_LOGIC ;
     ov_alu32 : out STD_LOGIC );
end alu32;

architecture Behavioral of alu_32 is

component adder32 
port(a3_32    : in  std_logic_vector(BW-1 downto 0);-<std_logic_vector> is not declared.
 b3_32    : in  std_logic_vector(BW-1 downto 0);-<std_logic_vector> is not declared.
  cin   : in std_logic;-<std_logic> is not declared.
  sub   : in std_logic;-<std_logic> is not declared.

  sum_32    : out std_logic_vector(BW-1 downto 0);
  cout  : inout std_logic;
  ov    : out std_logic);
  end component;

signal o1:std_logic_vector(BW-1 downto 0);
signal c1:std_logic;
signal ov1:std_logic;
signal o2:std_logic_vector(BW-1 downto 0);
signal c2:std_logic;
signal ov2:std_logic;

begin
adder32 port map(a3_32=>a_alu32,b3_32=>b_alu32,cin=>"0",sub=>"1",sum_32=>o1,cout=>c1,ov=>ov1);
adder32 port map(a3_32=>a_alu32,b3_32=>b_alu32,cin=>"0",sub=>"0",sum_32=>o2,cout=>c2,ov=>ov2);

end Behavioral;

錯誤消息：ERROR:HDLCompiler:374 第 37 行：實體尚未編譯。

錯誤：HDLCompiler：69 第 40 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 41 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 42 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 43 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 45 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 46 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 47 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 50 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 51 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 52 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 53 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 54 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：69 第 55 行：未聲明。

錯誤：HDLCompiler：806 第 58 行：“端口”附近的語法錯誤。

錯誤：HDLCompiler：806 第 59 行：“;”附近的語法錯誤。

Answer 1

根據定義，ALU 有兩個數據輸入： a和b ，一個功能代碼輸入，一個狀態輸出以及結果輸出。 這將導致像這樣的實體定義

entity alu is
generic
(
    width      : integer
);
port
(
    a          : in std_logic_vector(width - 1 downto 0);
    b          : in std_logic_vector(width - 1 downto 0);
    fc         : in fc_t;
    status     : out sc_t;
    result     : out std_logic_vector(width downto 0)
);

（這看起來與您的完全不同）。

除此之外，您還需要兩種枚舉類型來編碼狀態和功能代碼：

type fc_t is (fc_add, fc_add, fc_shift, fc_compare);
type sc_t is (sc_ne, sc_eq, sc_err);

我會把架構留給你（你已經擁有了大部分，你只需要把它放在正確的地方）。