1、开放式CPU运算器部件实验移位器运算器部件实验 移位器一、实验目的1、理解寄存器、移位器的原理。2、掌握5种移位器及其用途。二、实验原理1、算术左移SAL（shift arithmetical left）、算术右移SAR(shift arithmetical right)把操作数看成带符号数，对寄存器操作数进行移位，左移时空出的位补0，右移时空出的位补与最高位相同的1或0，如下图算术左移算术右移2、逻辑左移SLL（shift logical left）、逻辑右移SLR（shift logical right）把操作数看成无符号数，对寄存器操作数进行移位。左移时空出的位补0，右移时空出的位补0，
2、如下图逻辑左移03、循环左移ROF（rotation left）、循环右移ROR（rotation right）循环左右移其实是一样的，比如说8位的操作数，左移n（0n8）位和右移n-8位结果是一样的。左移时，移出的最高位移回到最低位；右移时，移出的最低位移回到最高位，如下图循环左移循环右移三、实验步骤1、打开Quartus ,安装ByteBlaster 。2、将子板上的JTAG端口和PC机的并行口用下载电缆连接。打开试验台电源。3、执行ToolsProgrammer 命令，将shifter.sof下载到FPGA中。4、在实验台上通过模式开关选择FPGA-CPU独立调试模式010。四、输入输出
3、规则1、将开关CLKSEL拨到1，将短路子DZ3短接且短路子DZ4断开，使FPGA-CPU所需要的时钟使用正单脉冲时钟。2、输入的8位操作数D7D0对应开关SD15SD8。3、移动的位数n（3位数）对应开关SD7SD5。4、方向dir（左移还是右移）对应开关SD4，0代表左移，1代表右移。5、移位类型kind（2位）对应开关SD3SD2，00代表算数移，01代表逻辑移，10代表循环移。6、在按下实验台上的单脉冲按钮后，对操作数移位的结果在灯A7A0上体现。五、实验结果1 对8位数10110100进行移位操作，结果如下表1。表1 第一组数据：10110110操作运算ndirkind移位结果逻辑左
4、移2位01000111011000逻辑右移5位10110111111101算术左移3位0110001011000算术右移4位10010011111011循环左移1位00101001101101循环右移7位111110011011012 对8位数01001101进行移位操作，结果如下表2。表2 第二组数据：01001101操作运算ndirkind移位结果逻辑左移2位01000100110100逻辑右移5位10110111111101算术左移3位01100001101000算术右移4位10010000000100循环左移1位00101010011010循环右移7位111110100110103 对
5、8位数01010101进行移位操作，结果如下表3。表3 第三组数据：01010101操作运算ndirkind移位结果逻辑左移2位01000101010100逻辑右移5位10110111111010算术左移3位01100010101000算术右移4位10010000000101循环左移1位00101010101010循环右移7位11111010101010六、心得体会通过这次实验初步对实验台布局有了大致了解。又重新使用VHDL，在很多细节但很重要的方面摔倒、爬起，比如说信号量赋值是在进程结束后完成，但编程时却忘记这一规则，在进程内就使用了未完成赋值的信号量，结果出错。另外，移位器编写时由于分类较
6、多，只关注了case 的各种情况，而忽略了时钟信号的使用，以至于调试时测试了很久都是在开关拨动时移位就开始了，而不等时钟信号的控制，这些都是粗心大意惹的祸，浪费了很多时间，以后倍加注意。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity move isport (clk : in std_logic;D:in std_logic_vector(7 downto 0);N:in std_logic_vector(2 downto 0);dir:in std_logic;kind:in std_logic_vector(1 downto 0);light
7、:out std_logic_vector(7 downto 0);end entity;architecture rtl of move isbeginprocess (clk)beginif(clkevent and clk=1)thenif(dir=0)thenif(kind=10)thencase N iswhen 001=light(7 downto 1)=D(6 downto 0);light(0)light(7 downto 2)=D(5 downto 0);light(1)=D(7);light(0)light(7 downto 3)=D(4 downto 0);light(2
8、 downto 0)light(7 downto 4)=D(3 downto 0);light(3 downto 0)for i in 7 downto 5 looplight(i)=D(i-5);end loop;light(4 downto 0)light(7)=D(1); light(6)=D(0);light(5 downto 0)light(7)=D(0); light(6 downto 0)lightfor i in 7 downto 1 looplight(i)=D(i-1);end loop;light(0)for i in 7 downto 2 looplight(i)=D(
9、i-2);end loop;light(1)=0;light(0)for i in 7 downto 3 looplight(i)=D(i-3);end loop;light(2 downto 0)for i in 7 downto 4 looplight(i)=D(i-4);end loop;light(3 downto 0)for i in 7 downto 5 looplight(i)=D(i-5);end loop;for i in 4 downto 0 looplight(i)light(7)=D(1); light(6)=D(0);for i in 5 downto 0 loopl
10、ight(i)light(7)=D(0);for i in 6 downto 0 looplight(i)lightfor i in 0 to 6 looplight(i)=D(i+1);end loop;light(7)for i in 0 to 5 looplight(i)=D(i+2);end loop;light(6)=D(0);light(7)for i in 0 to 4 looplight(i)=D(i+3);end loop;light(5)=D(0);light(6)=D(1);light(7)for i in 0 to 3 looplight(i)=D(i+4);end l
11、oop;light(7 downto 4)for i in 0 to 2 looplight(i)=D(i+5);end loop;light(7 downto 3)light(0)=D(6);light(1)=D(7);light(7 downto 2)light(0)=D(7);light(7 downto 1)lightfor i in 0 to 6 looplight(i)=D(i+1);end loop;light(7)for i in 0 to 5 looplight(i)=D(i+2);end loop;light(6)=D(7);light(7)for i in 0 to 4
12、looplight(i)=D(i+3);end loop;light(5)=D(7);light(6)=D(7);light(7)for i in 0 to 3 looplight(i)=D(i+4);end loop;light(4)=D(7);light(5)=D(7);light(6)=D(7);light(7)for i in 0 to 2 looplight(i)=D(i+5);end loop;for i in 3 to 7 looplight(i)light(0)=D(6);light(1)=D(7);for i in 2 to 7 looplight(i)light(0)=D(
13、7);for i in 1 to 7 looplight(i)lightfor i in 0 to 6 looplight(i)=D(i+1);end loop;light(7)for i in 0 to 5 looplight(i)=D(i+2);end loop;light(6)=0;light(7)for i in 0 to 4 looplight(i)=D(i+3);end loop;light(5)=0;light(6)=0;light(7)for i in 0 to 3 looplight(i)=D(i+4);end loop;light(4)=0;light(5)=0;light(6)=0;light(7)for i in 0 to 2 looplight(i)=D(i+5);end loop;for i in 3 to 7 looplight(i)light(0)=D(6);light(1)=D(7);for i in 2 to 7 looplight(i)light(0)=D(7);for i in 1 to 7 looplight(i)light=D; end case;end if; end if;end if;end process;end rtl;
