Intermediate 難易度：★★☆

演習2：Verilog で回路を設計する

ハードウェア記述言語 Verilog を使って、加算器・減算器・ALU・CPU を自分の手で設計・シミュレーションしよう。

はじめに：準備資料

📖 Verilog 入門

必読

モジュール構造・wire/reg の違い・assign/always の使い方・テストベンチの書き方など、Verilog の基礎を解説。

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🔧 EDA Playground 使い方

必読

Gmail アカウントの準備からログイン・シミュレーション実行・波形確認まで、ステップごとに解説。

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演習の進め方

1
準備（上記2資料）
Verilog の基礎と
EDA Playground の使い方
2
演習A：8ビット加算器
基本的な算術回路
3
演習B：8ビット減算器
2の補数・借り桁
4
演習C：8ビット ALU
演算ユニット統合
5
演習D：Accumulator CPU
小型 CPU の設計

演習一覧

➕

演習A：8ビット加算器

★★☆

8ビット同士の足し算を行う回路を Verilog で実装する。 リップルキャリー加算器の構造を理解し、キャリーアウトを含めた9ビット結果を出力する。

所要：20–30分 • キーワード：assign, wire, 桁上げ
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➖

演習B：8ビット減算器

★★☆

2の補数を利用して8ビット同士の引き算を実装する。 加算器と NOT・Cin を組み合わせることで減算器が構成できることを体験する。

所要：20–30分 • キーワード：2の補数, ボロー, ~ 演算子
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🧮

演習C：8ビット ALU

★★★

ADD・SUB・AND・OR・XOR・NOT の6演算を1つのモジュールで行う ALU（算術論理演算ユニット）を設計する。 opcode による演算切り替えと case 文を学ぶ。

所要：30–45分 • キーワード：ALU, opcode, case 文
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🖥️

演習D：Accumulator CPU

★★★

アキュムレータ型の小型 CPU を設計する。命令メモリ・データメモリ・PC・ACC レジスタを持ち、 LOAD / STORE / ADD / HALT の4命令を実行できるシンプルな CPU。

所要：45–60分 • キーワード：PC, ACC, FSM, 命令セット
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