brosandr.lab_02_alu (#62)

* Feat(02_Alu):Перепиcывание board модуля

* Fix(02_Alu):Замена .v->.sv в board файле

* Feat(pic/labs/board):Доб-ие пикчи alu_structure

* Ref(pic/labs_board):Обн-ие nexys_alu_structure

* Ref(pic/labs/board):Улуч-ие nexys_alu_struct

* Ref(02_Alu/board):Замена назв-ий переменных в nexys_alu

* Fix(02_Alu/board):Доб-ие @negedge arstn_i в регистр an

* Ref(02_Alu/board):Переписывание форм-ия operand_* на assign

* Ref(pic/labs/board):Rename ...svg->...drawio.svg

* Ref(labs/02_Alu/nexys_alu):Перевод на bcd

* Fix(labs/02_alu/nexys):Испр-ие вывода operand_a

* Fix(labs/02_alu/nexys):Изм-ие разряд-ти bcd на 42

* Fix(.pic/labs/board/nexys_alu):Обн-ие разрядности

* Ref(labs/02_alu/board):Обн-ие README

* Ref(02_Alu/board):Дополнение описания оболочки

* Ref(labs/02_alu_board):Различные улучшения md

* Ref(labs_02_alu/board):Доб-ие точки в md

* Repo(pic/labs/board):Уд-ие лишних картинок

* Fix(labs/02_alu/board/md):Испр-ие alt названия

* Ref(labs/02_alu/board):Перевод тире на юникод симв

* Style(02_alu/board):Доб-ие абзаца после картинки

* Fix(02_alu/board):Apply suggestions from code review

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>

* Ref(02_alu/board):Уд-ие переносов внутри абзаца

* Style(02_alu):Доб-ие блейма

* Fix(pic/02_alu):Поворот SE

* Ref(pic/02_alu):Вырав-ие разярдностей и их цвета

* Fix(02_alu/nexys):Испр-ие блейма

* Ref(labs/02_alu/board):Переписывание bin2bcd

* Fix(02_Alu):Apply suggestions from code review

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>

* Ref(pic/02_alu/alu_struct):Испр-ие шрифтов

* Ref(pic/02_alu):Экспорт в svg

* Ref(pic/02_alu/board):Обн-ие экспозиции nexys_alu

* Ref(02_alu):Переделка маппинга свитчей в список

* Ref(pic/02_alu/board):Подвижка боксов A,B,Sum

* Ref(pic/02_alu/board):Замен цветов

* Style(01_adder/board):Склеивание строк в абзацах

* Ref(pic/02_alu/board):Испр-ие nexys_alu_struct

* Fix(02_alu/board):Apply suggestions from code review

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>

* Repo(02_alu/board):Доб-ие шапки создателя

---------

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>

Labs/02. Arithmetic-logic unit/board files/README.md

@@ -1,17 +1,41 @@
 # Проверка работы арифметико-логического устройства в ПЛИС
 
+После того, как вы проверили на моделировании АЛУ, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.
+
 Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md).
 
-После того, как вы создали свое АЛУ и проверили его на прохождение тестирующего модуля, вы можете использовать предложенный модуль окружения [`nexys_alu.v`](nexys_alu.v), который позволяет связать вашу логику с периферией, расположенной на плате `Nexys-A7`. Для его подключения, скачайте и добавьте файл в проект, либо скопируйте содержимое в новый `.v` файл вашего проекта. В окне `Sources` нажмите на него ПКМ и выберите `Set as Top`, после чего в иерархии он станет главным, подключив ваш собственный модуль АЛУ. Для того, чтобы дизайн мог физически подключиться к периферии, нужно в проекте выбрать `Add Sources`, `Add or create constraints` и подключить файл [`nexys_a7_100t.xdc`](nexys_a7_100t.xdc). Если у вас уже подключен этот файл, необходимо заменить данные на те, которые предложены в текущей лабе.
+На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.
 
-После этого наше устройство будет выглядеть так:
+![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu_structure.drawio.svg)
 
-![../../../.pic/Labs/board%20files/alu_9.png](../../../.pic/Labs/board%20files/alu_9.png)
+_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_alu`, где блоки `SE` — [знакорасширители](https://ru.wikipedia.org/wiki/Дополнительный_код#Расширение_знака)._
 
-Подключенное окружение позволяет производить ввод входных значений (А и В) и управляющего сигнала (ALUOp) с помощью переключателей (номер переключателя отображен на самом краю платы), расположенных на плате. А: 15-11, В: 10-6, ALUOp: 4-0, а переключатель №5 активирует семисегментные индикаторы, на которых отображается на левом блоке операнды А и В, а на правом - ALUOp. На светодиодах, расположенных над переключателями отображается выходное значение в двоичном формате, а 15-й светодиод отвечает за сигнал `Flag`
+Модуль `nexys_alu` позволяет подавать данные на входы `a_i`, `b_i`, `alu_op_i`, а также управлять интерпретацией знака операндов/результата с помощью переключателей.
 
-Управление АЛУ через плату
+Переключатели `sw[15:0]` и сигналы, ими задаваемые, соотносятся следующим образом:
+-   `sw[15:11]` — операнд `a_i`.
+-   `sw[10:6]` — операнд `b_i`.
+-   `sw[5]` — `sign_on` (назначение этого сигнала подробнее описано дальше по тексту).
+-   `sw[4:0]` — `alu_op_i`.
 
-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu.png](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu.png)
+Сигнал `sign_on` — определяет интерпретацию (знаковый/беззнаковый) операндов `a_i`, `b_i` и результата `result_o`:
+-   Если сигнал принимает значение `1` ("верхнее" положение переключателя), то операнды и результат интерпретируются и отображаются как **знаковые** числа.
+-   Если сигнал принимает значение `0` ("нижнее" положение переключателя), то операнды и результат интерпретируются и отображаются как **беззнаковые** числа.
 
-Попробуйте выставить на переключателях различные опкоды, такие как сложение, вычитание, сдвиг и сравнения, убедитесь, что все работает исправно и сдавайте работу.
+Таким образом, область допустимых значений операндов:
+-   При знаковой интерпретации: `[-16:15]`
+-   При беззнаковой интерпретации: `[0:31]`
+
+Числа на семисегментных индикаторах отображаются в **десятичной** системе счисления.
+
+Блок результата отображает знак и 3 наименее значимые **цифры** (разряды сотен, десятков, единиц) результата с учетом его интерпретации как знаковое/беззнаковое число. Например, результат операции вычитания `0 - 1` при знаковой интерпретации отобразится как `-1` на семисегментых индикаторах, а при беззнаковой интерпретации как `295` (3 наименее значимые цифры числа `4 294 967 295`).
+
+Светодиоды, расположенные над переключателями, отображают 15 бит результата и флаг. То есть `led[15]` соединен с `flag_o` сигналом `alu`, а `led[14:0]` — с `result_o[14:0]`.
+
+На _рис. 2_ показан пример сложения `12 + (-16) = -4`.
+
+![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu_12_plus_minus_16.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_alu_12_plus_minus_16.drawio.svg)
+
+_Рисунок 2. Использование АЛУ для вычисления выражения `12 + (-16)` в ПЛИС._
+
+Попробуйте выставить на переключателях различные операции (сложение, вычитание, сдвиг и сравнения), посмотрите различие между знаковыми/беззнаковыми операциями, убедитесь, что все работает исправно, и сдавайте работу.