16位循环移位寄存器的设计并扩展循环移位、逻辑移位、算术移位_-vlsi超大规模集成电路设计.doc
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1、VLSI课程设计报告及设计文档姓名学号设计题目要求已知一个16-bit循环移位(右移)电路的功能表如右。信号S是移位数,A是移位前的并行输入,Y是移位后的并行输出。(1)完成该电路的硬件设计。要求估算电路占用的资源大小及电路的速度。(2)以该移位电路为核心,扩展设计一个能完成算术左移、算术右移、逻辑左移、逻辑右移、循环左移、循环右移。设计工具及版本Altera MAX+PLUS Version 10.2.07/10/2002设计原理及结构方案 本文设计的循环移位寄存器主要是以2输入4路复用器为基本单元,通过对2输入4路复用器74x157进行扩展实现可控制型16位多路复用移位。通过调整74x15
2、7输入端的输入数据,实现1bit、2bit、4bit、8bit移位,再通过这几种移位的组合实现1-16bit移位。左右移位也是通过增加74x157组,控制输入端数据实现。逻辑、算术左移需要在最低位补零,这通过在移位前加入赋零选择电路。几种移位的选择也由2路、2路、4路选择器实现。 本设计的结构方案是首先设计循环右移电路,在此基础上扩展出循环左移、逻辑移位、算术移位。其中循环右移电路决定了该设计的总体框架,它包括四个大的模块:移1bit模块、移2bit模块、移4bit模块和移8bit模块。在每个模块中分别先后加入左移模块、逻辑移位模块、算术移位模块就可实现全部功能。电路设计描述循环右移一位的设计
3、:如图,74x157功能是2输入4位多路复用器,一片74x157的AB输入端分别输入DI15:12和DI14:11即可通过S0的控制实现右移一位或保持。实际电路图如下:循环右移多位的设计:原理如上图,类似循环右移一位的设计可以设计出循环右移2位、4位、8位的电路。将这几种移位给以串联即可实现1到15位的任意位数的循环右移。S3:0来控制位数,该电路还有节省器件的优点但延迟较大。将循环右移1位、2位、4位、8位的电路做成电路模块shiftr1、 shiftr2、 shiftr4、 shiftr8并进行串联得总的循环右移电路图如下:循环左移的实现:在每个右移模块中加入左右选择电路,即可实现左移与右
4、移输出,其中sel控制左移与右移,具体实现电路如下:在此电路后再加入选择复用电路即可实现左移、右移、保持三种功能如下图:此即一位左移、右移、保持电路,2bit、4bit移位类似,两个控制端是S1、S0,其中S1用来控制左移还是右移,S0用来控制移动或者保持。8bit移位比较特殊,因为左移8位与右移8位结果相同,因此可以有相对简单的电路,可以省略左移右移选择功能,电路图如下:4个模块的循环左右移均已实现,只需将4个模块串联即可实现1到15位的循环左移右移。逻辑移位的设计:逻辑移位要求:逻辑左移时,低位移向高位,最低位补“0”;逻辑右移时,高位移向低位,最高位移入“1”。因为还是涉及到移位并且左右
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