231 ALU CASS PUCV
231 : ALU CASS PUCV
- Author: CASS PUCV
- Description: ALU de 8 bits con interfaz serial de 24 pines (FSM de 3 estados); soporta operaciones aritméticas, lógicas y de desplazamiento vía opcode de control.
- GitHub repository
- Open in 3D viewer
- Open in Tiny Tapeout Explorer
- Clock: 10000000 Hz
title: "ALU CASS PUCV" author: "CASS PUCV"
ALU CASS PUCV
Este proyecto implementa una ALU de 8 bits. Debido a la restricción de 24 pines del formato Tiny Tapeout, la ALU utiliza una arquitectura de carga serial multiplexada en el tiempo, controlada por una máquina de estados finitos (FSM) de 3 estados, que permite cargar operandos y opcode de forma secuencial antes de ejecutar la operación.
How it works
La ALU decodifica un opcode de 8 bits según un esquema tipo ISA, donde los dos bits más significativos determinan el modo de operación:
00: desplazamiento (barrel shifter) — izquierda, derecha lógico o derecha aritmético, con magnitud de 0 a 7 bits.01: aritmética — suma o resta en complemento a dos, con soporte de carry_in.10: lógica — AND, OR, XOR o NOT.11: bypass — pasain_adirectamente a la salida.
Internamente, alu_top.v instancia tres módulos combinacionales en paralelo (arithmetic.v, Logico_8bits.v y barrel_shifter.v); sus resultados y banderas (carry, overflow) llegan a un multiplexor que selecciona la salida final según select[1:0]. Las banderas zero_flag y negative_flag se calculan directamente sobre la salida out, independientemente del modo activo (en modo lógico, negative_flag no tiene significado de signo).
Nota de diseño relevante: en modo resta con carry_in = 0, el resultado es A − B − 1 y no A − B, ya que arithmetic.v opera en complemento a uno para la resta.
How to test
Para probar este diseño, se deben asignar los valores de entrada a través de los pines correspondientes y observar los resultados en los pines de salida. (Agreguen un par de líneas sobre qué estímulos aplican en los testbench).
INSTRUCCIONES ALU el control es una palabra de 8 bits los primeros 2 bit mas significaticos estan reservados para definir que operacion donde: 00: Operaciones de Desplazamiento (Shift) 01: Operaciones Aritméticas 10: Operaciones Lógicas 11: Paso Directo (Bypass)
intrucciones por Type
Type 00 Desplazamiento: estructura de Señal control: 00DASSSX 00 indica type
D direccion de desplazamiento: 0 izquierda. 1 derecha.
A Indica si el desplazamiento a la derecha es o no aritmetico: 0 logico. 1 aritmetico.
SSS indica en binario la cantidad a desplazar 000 No desplaza 001 Desplaza 1 010 Desplaza 2 011 Desplaza 3 100 Desplaza 4 101 Desplaza 5 110 Desplaza 6 111 Desplaza 7
X valor sobrante
Type 01 Aritmerica estructura de Señal control: 01TCXXXX. 01 indica Type.
T indica si suma o resta. 0 Suma. 1 resta(sin Carry-in).
C Indica si Carry-in. 0 Falso. 1 Verdadero.
X valor sobrante.
Type 10 Logico
estructura de Señal control:10LLXXXX 10 indica Type
LL Indica operacion a realizar 00 A and B 01 A or B 10 A Xor B 11 Not A
X valor sobrante
Type 11 Bypass estructura de Señal control: 11XXXXXX Este pasa directo el valor del resgistro A hacia la salida
IO
| # | Input | Output | Bidirectional |
|---|---|---|---|
| 0 | in[0] - bus serie (instruccion/A/B) | out[0] - resultado ALU | carry_flag |
| 1 | in[1] - bus serie (instruccion/A/B) | out[1] - resultado ALU | negative_flag |
| 2 | in[2] - bus serie (instruccion/A/B) | out[2] - resultado ALU | overflow_flag |
| 3 | in[3] - bus serie (instruccion/A/B) | out[3] - resultado ALU | zeros_flag |
| 4 | in[4] - bus serie (instruccion/A/B) | out[4] - resultado ALU | |
| 5 | in[5] - bus serie (instruccion/A/B) | out[5] - resultado ALU | |
| 6 | in[6] - bus serie (instruccion/A/B) | out[6] - resultado ALU | |
| 7 | in[7] - bus serie (instruccion/A/B) | out[7] - resultado ALU |