arithmetic.v

组成原理大作业--基于MIPS的运算器设计

module arithmetic(op, clock,result,overflow,zero,pn);
//运算器模块，输入为一个32位的机器指令和时钟，输出为运算结果和标志位
input clock;//时钟
input [31:0] op;//32位的机器指令
output [31:0] result;//32位的结果
output overflow,zero,pn;//标志位，依次为溢出位，是否为0和符号位
//下面为各个wire型的定义，具体含义参看所使用模块的接口
wire ina ,inb ,writein ,shiftsign , extend , luisign,cout,overflowalu,overflowmult,sign, signslt,aluzero,multzero,divzero,shiftzero;
wire [1:0]  aluOp , outcalc;
wire [3:0] aluCtrl;
wire [4:0] writereg;
wire [31:0] dataA0,dataB0,dataA1,dataB1,dataA2,dataB2,extout,aport,bport,aport1,bport1,result0,result1,result10,result11,result2,result20,result21,result3,r;
//生成控制信号单元
alucontrl ctl( op , ina , inb , aluOp , aluCtrl , writein , outcalc , shiftsign , extend , luisign , sign , signslt);
//2选1多路选择器，用来指定要写入的寄存器的编号
mux2_2 mux1(op[20:16],op[15:11],writein,writereg);
//寄存器堆
registerfile regfile(op[25:21],op[20:16],writereg,result,1,dataA0,dataB0,clock);
//符号扩展单元
bitext ext(aluOp[0],op[15:0],~luisign,extend,extout);
//2选1多路选择器，用于指定A口的数据
mux2 muxa(dataA0,32'b0,ina,aport);
//2选1多路选择器，用于指定B口的数据
mux2 muxb(dataB0,extout,inb,bport);
//符号处理单元，在处理有符号数时需要进行此单元
signcontrol sign1(1,aport,dataA1);
signcontrol sign2(1,bport,dataB1);
//2选1多路选择器，用于指定送入乘法器或除法器的数据来自A口，B口还是来自符号处理后的结果
mux2 muxc(aport,dataA1,sign,dataA2);
mux2 muxd(bport,dataB1,sign,dataB2);
//快速移位寄存器
shift2 shift(shiftsign,0,op[10:6],bport,result0,shiftzero);
//快速除法器
divider32 div(dataA2,dataB2,result10,r,divzero);
//快速乘法器
mult32 m32(dataA2,dataB2,result20,overflowmult,multzero);
////符号处理单元，在处理有符号数时需要进行此单元
signcontrol sign3(0,result10,result11);
signcontrol sign4(0,result20,result21);
//2选1多路选择器，用于指定乘法器或除法器的最终结果数据来自乘除法器的结果还是来自其进行符号处理后的结果
mux2 muxf(result10,result11,sign&(aport[31]^bport[31]),result1);
mux2 muxg(result20,result21,sign&(aport[31]^bport[31]),result2);
//slt处理单元，用于进行有符号的slt指令的预处理
sltcontrol s1(signslt,aport,aport1);
sltcontrol s2(signslt,bport,bport1);
//32位ALU
alu32 a32(aport1,bport1,aluCtrl,result3,cout,overflowalu,aluzero);
//4选1多路选择器，用于指定最后的结果来自ALU，乘法器，除法器还是移位寄存器
mux4 muxe(result3,result2,result0,result1,outcalc,result);
//标志位处理单元，根据各个部件的运算结果以及控制信号计算整个运算器的标志位
flagpro fp(~sign,overflowalu,overflowmult,~outcalc[0],~outcalc[1],aluCtrl[2],result2[31],result3[31],result1[31],aport1[31]^bport1[31],overflow,aluzero,multzero,divzero,shiftzero,zero,pn);
endmodule