КАЛЬКУЛЯТОР НА ПЛИС СЕМЕЙСТВА «CYCLONE IV/V» С ПОМОЩЬЮ ТЕКСТОВОГО ЯЗЫКА ОПИСАНИЯ «VERILOG» В САПР QUARTUS PRIME 21.1

CALCULATOR FOR FPGA FAMILY "CYCLONE IV / V" USING THE TEXT LANGUAGE OF DESCRIPTION "VERILOG" IN CAD QUARTUS PRIME 21.1

Konstantin Kovalev

student, department of communications and information security, Omsk State Technical University

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье описывается калькулятор и проектирование его на языке описания Verilog.

ABSTRACT

This article describes a calculator and its design in the Verilog description Language.

Ключевые слова: калькулятор, ПЛИС, Quartus, код, проектирование, Verilog.

Keywords: calculator, FPGA, Quartus, code, design, Verilog.

В наши дни абсолютно в каждую сферу нашей жизни внедряются цифровые технологии: экономика, туризм, производство, бизнес, здравоохранение, образование и т.д. Все это не обходится без современных технологий. Каждый современный гаджет работает путем математических расчетов и с каждым годом они становятся всё больше и сложнее.

Первое, что приходит на ум, когда мы говорим о математических расчетах, является калькулятор. Калькулятор (лат. calculātor «счётчик») — электронное вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами.

История развития калькулятора начинается еще в ХVII веке, а первые прообразы этого аппарата существовали в VI столетии до нашей эры. Изначально простейший расчет производился на пальцах, а когда их не хватало, использовались любые природные объекты, заменявшие цифру 10. Один из первых «калькуляторов» появился примерно пять тысяч лет назад в Вавилоне и назывался он счетная доска, известная ныне как абак. По полю с углублениями передвигались камушки (десятки). Изобретение оказалось очень живучим и продержалось до средневековья.

Далее появлялись различные прототипы калькуляторов, такие как: антикитерский механизм, суньпан, счетная машина Блеза Паскаля, Арифмометр. В 1961 году компания Bell изобрела первый в мире полностью электронный компактный калькулятор Anita.

В наше время калькулятор далеко ушел от того, что было изобретено в 1961. Теперь калькуляторы способны не только производить элементарные математические вычисления, вроде сложения и вычитания, но и самостоятельно стоить графики, считать логарифмы, а также косинусы и синусы.

Теперь, когда мы знаем, что такое калькулятор спроектируем его на языке Verilog в программном обеспечении QUARTUS PRIME 21.1.

Рисунок 1. Программный код

Данный калькулятор имеет два 3-битных числа a1 и a2 (числа от 0 до 7)  и 2-битная операцию (сложение, вычитание, умножение, деление). В зависимости от комбинации на входе Opera, будет произведено одно из четырёх возможных математических вычислений, при 00 будет произведено сложение a1 и a2, при 01 вычитание, при 10 умножение и при 11 деление.

Результат будет выводиться через регистр calculate. Оператором «assign» присвоим результат выводу result.

Произведем вычисления на спроектированном калькуляторе. На рисунке 2 будут показаны заданные числа и операции, на рисунке 3 результаты вычислений.

Рисунок 2. Заданные операции

Рисунок 3. Результат вычислений

Были произведены следующие вычисления 3 + 6 = 9; 5 - 5 = 0; 7 * 7 = 49; 6 / 3 = 2. Значения получились верными, а значит спроектированный калькулятор полностью рабочий.

Список литературы:

1. История калькуляторов [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL http://calcarh.narod.ru/indexh4.html
2. Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL https://ru.wikipedia.org
3. Калькулятор: история развития [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL https://calculator888.ru/blog/istoriya/istoriya-kalkulatorov.html
4. Акчурин А.Д., Юсупов К.М. Программирование на языке Verilog. Учебное пособие. – Казань, 2016. – 90 с.