定点原码一位除法器的设计

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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：定点原码一位除法器的设计院（系）：专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录第1章总体设计方案11.1设计原理11.2设计环境3第2章详细设计方案42.1顶层方案图的设计与实现42.1.1创建顶层图形设计文件42.1.2器件的选择与引脚锁定42.2功能模块的设计与实现62.2.1选择移位模块的设计与实现62.2.2余数选择器模块的设计与实现92.2.3控制器模块的设计与实现102.3仿真调试11第3章编程下载与硬件测试133.1编程下载133.2硬件测试及结果分析13参考文献14-15-第1章总体

2、设计方案第1章总体设计方案1.1设计原理定点原码一位除法的计算有恢复余数和加减交替两种算法，商的符号为除数与被除数两符号位的异或值，数值则为两数绝对值相除后的结果。此设计方案仅采用恢复余数法进行设计。恢复余数定点原码一位除法器实现的功能如表1.1所示，设计的电路应实现表1.1中给定的功能。设：X=X0X1……XnY=Y0Y1……YnX0X1,Y0Y1分别为符号位，K为两符号位的异或值X/Y=K*

3、X

4、/

5、Y

6、

7、X

8、/

9、Y

10、利用恢复余数法求的，在计算机中，商只能用做减法判结果的符号为正还是为负来确定。当差为负时，上商为0，同时还应该把除数再加到差上去，恢复余数为原来

11、的正值之后再左移一位。若减得的差为0或为正值时，就没有恢复余数的操作，上商为1，余数左移一位。其计算过程如下：例：已知：X=0.0100Y=0.1000求：X/Y表1.1恢复余数定点原码一位除法器功能表　　-15-第1章总体设计方案被除数(余数)商说    明0.0100+1.10000.0000+[-

12、y

13、]补（减去除数）1.1100+0.10000.0000余数为负，上商0恢复余数+[

14、y

15、]补0.01000.10000.0000被恢复的被除数←1位+1.10000.0000+[-

16、y

17、]补（减去除数）0.00000.0000+1.10000.00010.00

18、10余数为正，上商1←1位+[-

19、y

20、]补（减去除数）1.1000+0.10000.00100.0010余数为负，上商0恢复余数+[

21、y

22、]0.00000.0000+1.10000.0100被恢复的被除数←1位+[-

23、y

24、]补（减去除数）1.1000+0.10000.0100余数为负，上商0恢复余数+[

25、y

26、]0.00000.00000.1000被恢复的被除数←1位恢复余数定点原码一位除法器的整体设计包含两输入寄存器模块，一个加法运算模块，一个余数移位模块，一个商-15-第1章总体设计方案移位模块和一个由触发器和计数器构成的控制模块，移位模块采用Verilog设计

27、输入方式，其余采用原理图设计输入方式。采用硬件描述语言进行电路设计并实现表1.1中给定的功能，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。定点原码一位除法器的原理框图如图1.1所示，被除数经选择器首次存入余数寄存器中，除数取反后存入除数寄存器中，两数经加法器实现加法运算，将商送入商寄存器中，同时将结果送入选择移位电路中进行移位，再将移位后的结果经选择器送入余数寄存器中。图1.1恢复余数定点原码一位除法器原理框图1.2设计环境·硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV20

28、0实验板、微机；·EDA环境：XilinxFoundation3.1设计软件。-15-第2章详细设计方案第2章详细设计方案2.1顶层方案图的设计与实现顶层方案图实现一位除法器的逻辑功能，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两输入模块，一个运算模块，两个移位模块和一个控制模块组装而成的一个完整的设计实体。顶层图形文件结构如图2.1所示。图2.1定点原码一位除法器顶层图形文件结构2.1.2器件的

29、选择与引脚锁定（1）器件的选择-15-第2章详细设计方案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芯片引脚对应关系如表2.1所示。表2.1信号和芯片引脚对应关系图形文件中的输入/输出信号XCV200芯片引脚TR70TS71CP72BCH7094BCH6095BCH5096BCH4097BCH3100BCH2101BCH1102

30、BCH01