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準備

今週から、MIPSアーキテクチャのプロセッサを設計します。 そのために、VerilogHDLを用いた記述方法、シミュレータ、波形ビューアなどの各種CADツールの使いかたを習得します。

注意点

CADのツールは、Linuxのサーバーで動作します。プロセッサを設計するためには、Verilogによりプロセッサを記述したり、 テストベンチを作成する必要があり、emacsを使って編集する際にはSolarisのサーバーを使う必要があります。 今回以降の演習では、"solsv"(Solaris)のターミナルと"cadsv"(Linux)のターミナルの両方を立ち上げて、ファイル編集とCADの利用を使い分けてください。

ALUモジュールの設計とテスト(動作検証)

算術論理演算ユニット(arithmetic logic unit, ALU)は、加算や減算などの算術演算や、 ANDやORなどの論理演算を行う、プロセッサの中枢部分です。 今週はMIPSプロセッサで使われる32ビットのALUを作成し、 さらにシミュレーションによって動作検証をします。

今回設計するALUの入出力信号は次の図の通りです。 AとBは入力でどちらも32ビット幅です。 ALU制御入力(ALUoperation)は4ビット幅の入力で、演算の種類を指定します。 演算結果(ALUresult)も32ビットで出力されます。 ゼロ判定出力(Zero)は演算結果が32ビットとも0であるときに1となる信号です。