在 vhdl 中创建 1 位 ALU

Question

下面的问题是作业。

我需要创建一个 1 位切片 ALU，它可以在两个 1 位输入之间执行以下操作：和，或，使用全加器加法，使用加法减法和反转输入，异或。我需要一个 4 到 1 的多路复用器来在 alu 的这些功能之间进行选择。

这张图总结了我需要创建的东西

我被要求使用分层设计（结构）来做到这一点。所以，我需要创建组件。这是整个项目的一部分。在第二部分中，我需要使用这个 1 位 ALU 来创建一个 16 位 ALU。但我现在的问题集中在第一部分。

我已经创建了一个与门，或门，ADD 用于全加器，两个非门用于反转输入和多路复用器 4 到 1。

library IEEE;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

-- Entity or & and 

ENTITY orGate IS
    PORT( a, b: in std_logic;
        s: out std_logic);
END orGate;

ARCHITECTURE structure OF orGate IS
BEGIN
    s <= a OR b;
END structure;

ENTITY andGate IS
    PORT( a, b: in std_logic;
        s: out std_logic);
END andGate;

ARCHITECTURE structure OF andGate IS
BEGIN
    s <= a AND b;
END structure;

--Entity add 

ENTITY ADD IS
PORT(   cin, a, b : in std_logic;
        s, cout     : out std_logic)
END ADD;

ARCHITECTURE structure OF ADD IS
BEGIN
    s <= (a AND (NOT b) AND (NOT cin)) OR ((NOT a) AND b AND (NOT 
cin)) OR ((NOT a) AND (NOT b) AND cin) OR (a AND b AND cin);
    cout <=( a AND b) OR (cin AND a) OR (cin AND b);
END ADD

-- Inverter, Sub, nor

ENTITY notB IS
    PORT( b: in std_logic;
        s: out std_logic);
END notB;

ARCHITECTURE structure OF notB IS
BEGIN
    s <= NOT b;
END structure;

ENTITY notA IS
    PORT( a: in std_logic;
        s: out std_logic);
END notA;

ARCHITECTURE structure OF notA IS
BEGIN
    s <= NOT a;
END structure;

ENTITY xorGate IS
    PORT( a, b: in std_logic;
        s: out std_logic);
END xorGate;

ARCHITECTURE structure OF xorGate IS
BEGIN
    s <= a XOR b;
END structure;

-- MUX 4 TO 1

ENTITY mux4 IS
PORT(
    andGate      : in  std_logic_vector(2 downto 0);
    orGate      : in  std_logic_vector(2 downto 0);
    sum      : in  std_logic_vector(2 downto 0);
    xorGate      : in  std_logic_vector(2 downto 0);
    operation     : in  std_logic_vector(1 downto 0);
    rslt       : out std_logic_vector(2 downto 0));
END mux4;

ARCHITECTURE rtl OF mux4 IS
BEGIN
WITH operation SELECT
        rslt <= andGate WHEN "00",
        orGate WHEN "01",
        sum WHEN "10",
        xorGate WHEN OTHERS;
end rtl;

所以我的问题是：如何使用组件，然后将所有这些组件组合在一起以创建一个功能正常的 1 位 alu？此外，我不确定 A 逆变器和 B 逆变器，因为在图片中有 2 个 2 到 1 的多路复用器。

Answer 1

使用结构 COMPONENT 在最终实体的 ARCHITECTURE 和 BEGIN 关键字之间添加您刚刚描述的实体。

完成后，您将必须使用信号在它们之间绑定组件。您提供的图表中的信号与电线一样多。

举个例子： https://www.doulos.com/knowhow/vhdl_designers_guide/components_and_port_maps/

在 vhdl 中创建 1 位 ALU

Creating 1-bit ALU in vhdl

vhdl

hierarchical

quartus