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ALU de 7 bits

Descripción del proyecto

Este proyecto implementa una ALU de 7 bits con entrada serial y salida paralela. La ALU recibe dos operandos de 7 bits de forma secuencial, realiza la operación seleccionada por las señales de operación y presenta el resultado en paralelo junto con una señal DONE que indica que el cálculo terminó.

El diseño fue desarrollado para Tiny Tapeout y está compuesto por los archivos:

tt_um_alu_7bits.v
alu_7bits.v
controlpath.v
datapath.v
sipo7.v
alu_core.v

Cómo funciona

El sistema trabaja de la siguiente manera:

Reinicio
- Cuando /RST = 0, el circuito vuelve a su estado inicial.
- Se borran los registros internos y el sistema queda listo para recibir nuevos datos.
Carga serial de operandos
- Con /RST = 1, el sistema puede comenzar a recibir información.
- Los bits ingresan por BIT_IN.
- Se cargan 14 bits consecutivos:
  - Los primeros 7 bits corresponden al operando A (LSB → MSB).
  - Los siguientes 7 bits corresponden al operando B (LSB → MSB).
- Cada bit se ingresa con un pulso de reloj en CLK.
Selección de operación
- La ALU calcula continuamente el resultado en función de BIT_IN y OP.
- La señal OP define la operación:
  
  OP Operación
  
  000 Suma (A + B)
  
  001 AND
  
  010 OR
  
  011 XOR
  
  100 Resta (A - B)
  
  101 Incremento (A + 1)
  
  110 Decremento (A - 1)
Salida del resultado
- Después de cargar los 14 bits, el sistema pasa al estado de ejecución.
- En este estado, el resultado de la ALU se almacena en DATA_OUT.
- La señal DONE se activa indicando que la operación ha finalizado.
- DONE permanece en alto hasta que se realice un nuevo reset.

OP	Operación
000	Suma (A + B)
001	AND
010	OR
011	XOR
100	Resta (A - B)
101	Incremento (A + 1)
110	Decremento (A - 1)

Cómo probar

Para probar el circuito, siga este procedimiento:

Coloque /RST = 1 para habilitar la entrada de datos.
Ingrese los 14 bits en BIT_IN[0]:
- Primero los 7 bits del operando A (LSB primero).
- Luego los 7 bits del operando B (LSB primero).
Aplique un pulso de reloj (CLK) por cada bit ingresado.
Configure OP[3:1] con la operación deseada (puede fijarse antes o durante la carga de datos).
Observe:
- DATA_OUT[6:0] con el resultado final.
- DONE[7] en alto cuando el cálculo haya finalizado.

Ejemplo

Si se desean sumar:

Operando 1 = 7'd25
Operando 2 = 7'd12
Operación = 000

Entonces, al finalizar la carga, la salida debe mostrar:

DATA_OUT = 7'd37
DONE = 1

Hardware externo

No se requiere hardware externo adicional para su funcionamiento básico.

En una prueba práctica pueden utilizarse:

Interruptor o botón para /RST
Interruptores o señales digitales para BIT_IN y OP
LEDs o un visor lógico para monitorear DATA_OUT y DONE

#	Input	Output
0	BIT_IN	DATA_OUT0
1	OP0	DATA_OUT1
2	OP1	DATA_OUT2
3	OP2	DATA_OUT3
4		DATA_OUT4
5		DATA_OUT5
6		DATA_OUT6
7		DONE

710 ALU 7 Bits

710 : ALU 7 Bits