定点原码两位乘法器的设计.doc精品文档

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1、课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：定点原码两位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录沈阳航空工业学院I第1章总体设计方案11.1设计原理11.2设计思路31.3设计环境4第2章功能模块的设计与实现52.1顶层电路的设计与实现52.1.1创建顶层图形设计文件52.1.2器件的选择与引脚锁定52.2基本功能模块的组成及工作原理72.2.1被乘数模块的组成及工作原理72.2.2乘数模块的组成及工作原理92.2.3选择模块的组成及工作原理102.2.4移位模块的组成及工作原理112.

2、3仿真调试13第3章编程下载与硬件测试143.1编程下载143.2硬件测试及结果分析14参考文献16附录（电路原理图）17-18-第1章总体设计方案1.1设计原理定点原码两位乘与定点原码一位乘一样，符号位的运算和数值部分是分开进行的，但为了提高运算速度，所以采用了原码两位乘，因为原码两位乘是用乘数的末两位的状态来决定新的部分积如何形成，可提高运算速度。乘数和被乘数都用原码表示。两位乘数有四种可能的组合，每种组合对应与以下操作：00——相当与0*X。部分积+0，右移两位；01——相当与1*X。部分积+X，右移两位；10——相当与2*X。部分积+2X，右移两位；1

3、1——相当与3*X。部分积+3X，右移两位。与一位乘法比较，多出了+2X和3X两种情况。把X左移1位即得到2X，在机器内通常采用左斜送一位来实现。可是+3X一般不能一次完成，如分成两次进行，又降低了计算速度。解决问题的办法是：以（4X-X）来代替3X运算，在本次运算中只执行-X，而+4X则归并到下一步执行，此时部分积以右移了两位，上一步欠下的+4X已变成+X，在实际线路中要用一个触发器C来记录是否欠下+4X，若是，则C变为1。因此实际操作用Yi-1，Yi，C三位来控制，运算规则如下所示：组合值Yi-1YiC操作C值变化0000部分积＋0；右移两位C=01001

4、部分积＋x；右移两位C=01010部分积＋x；右移两位C=02011部分积＋2x；右移两位C=02100部分积＋2x；右移两位C=03101部分积－x；右移两位C=13110部分积－x；右移两位C=14111部分积＋0；右移两位C=1-18-定点原码两位乘法器实现的功能应如下面例子所示，设计的电路应实现下面例子给定的功能。用原码两位乘方法求X*Y，已知X=0.101100，Y=0.111001。、-18-实现定点原码两位乘法的逻辑电路框图如1.1所示.部分积0X2X-X被乘数乘数选择器ALU加法器移位电路控制电路最低两位移出图1.1定点原码两位乘法器逻辑电路框

5、图1.2设计思路我所设计的定点原码两位乘法器是用一个乘数模块，一个被乘数模块和部分积模块以及移位电路和选择器构成。定点原码两位乘法器顶层的乘法器采用原理图设计输入方式，原码两位乘-18-的整体设计包含一个乘数模块，一个被乘数模块和部分积模块以及移位电路和选择器作为底层设计，采用Verilog设计输入方式。采用硬件描述语言进行电路设计并实现给定的功能，设计的Verilog程序经编译、调试后形成*.bit文件并下载到XCV200可编程逻辑芯片中，经硬件测试验证设计的正确性。1.3设计环境·硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机

6、；·EDA环境：XilinxFoundationF3.1设计软件。-18-第2章功能模块的设计与实现2.1顶层电路的设计与实现顶层方案图实现原码两位乘法器的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完成，电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。在完成原理图的功能设计后，把输入/输出信号安排到XCV200指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定。2.1.1创建顶层图形设计文件顶层图形文件主要由一个乘数模块，一个被乘数模块和部分积模块以及选择器模块和移位电路模块封装而成的一个完整的设计实体，输入和输出组成。可利用XilinxFoundationF3.1设计软件软件实现顶层图形文件

7、的设计两位乘法器的顶层图形如图2.1所示，INTA为乘数输入端，INTB为被乘数输入端，CLK为脉冲输入端，OUTC为两数积高位输出端，OUTD为两数积低位输出端。图2.1定点原码两位器顶层图形文件2.1.2器件的选择与引脚锁定（1）器件的选择由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，故采用的目标芯片为XlinxXCV200可编程逻辑芯片。（2）引脚锁定-18-把顶层图形文件中的输入/输出信号安排到XlinxXCV200芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号及XlinxXCV200芯片引脚对应关系。图形文件中的

8、输入/输出信号XCV200芯片引脚IN