计算机组成原理课程设计-定点原码一位乘法器的设计

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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：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：班级：4401102学号：208姓名：指导教师：完成日期：沈阳航空工业学院课程设计报告目录第1章总体设计方案11.1设计原理11.2设计环境2第2章详细设计方案32.1顶层方案图的设计与实现32.1.1创建顶层图形设计文件32.1.2器件的选择与引脚锁定42.2第二层模块的设计与实现52.3功能模块的设计与实现52.3.1移位模块的设计与实现52.3.2乘数移位模块的设计与实现72.3.3选择模块的设计与实现92.3.4控制模块的设计与实现112.3.5其他模块

2、的设计与实现132.4仿真调试13第3章编程下载与硬件测试163.1编程下载163.2硬件测试及结果分析16参考文献17附录（电路原理图）18-19-沈阳航空工业学院课程设计报告第1章总体设计方案第1章总体设计方案1.1设计原理原码一位乘，两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数绝对值之积。例：X=0.1100，Y=0.1110，计算乘积X*Y。0.1100*0.111000001100110011000.10101000在计算时，逐次按乘数每1位上的值是1还是0，决定相加数取被乘数的值还是取零值，而且相加数逐次向左偏移1位，最后一起求积。由于在计

3、算机内多个数据一般不能同时相加，一次加法操作只能求出两数之和，因此每求得一个相加数，就与上次部分积相加每次计算时，相加数逐次向左偏移一位，由于最后的乘积位数是乘数（被乘数）的两倍，因此加法器也需增到两倍。部分积右移时，乘数寄存器同时右移一位，所以用乘数寄存器的最低位来控制相加数取被乘数或零，同时乘数寄存器接收部分积右移出来的一位，完成运算后，部分积寄存器保存乘积的高位部分，乘数寄存器中保存乘积的低位部分。根据人工算法可以知道，原码一位乘法的整体设计应包括乘数寄存器，被乘数寄存器，移位电路，控制器，部分积五大模块，包含一个输入、输出、控制器模块，并作为顶层设计，以上五大模块

4、作为底层设计，采用硬件器件设计实现。因此，可以得出以下原理框图设计如图1.1所示：-19-沈阳航空工业学院课程设计报告第1章总体设计方案图1.1原码一位乘的逻辑电路框图如上逻辑框图1.1中所示，其中B为被乘数寄存器，用来存放被乘数，C为乘数寄存器，用来存放乘数并且移位，A为部分积寄存器，存放每次相加并移位后的数据，ALU加法器实现加法操作，移位电路用来对相加后的数据作移位处理，计数器控制移位次数和输出结果。1.2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；·EDA环境：Foundationf3.1设计软件。该设计由设计入口工具,

5、设计实现工具,验证工具三大部分组成.入口工具包括原理图设计,有限状态编辑器,硬件描述语言编辑器等。-19-沈阳航空工业学院课程设计报告第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原码一位乘的逻辑功能，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由一个运算器模块组成，乘数X[7：0]，被乘数Y[7：0]，符号位XA，YA，脉冲CLK，清零端CLR，打入端LOAD，结果OUT[16：

6、0]，顶层图设计如下：图2.1原码一位乘顶层图形文件结构-19-沈阳航空工业学院课程设计报告第2章详细设计方案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。另外，在这次的设计中还有的涉及Verilog语言编程。（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

7、信号XCV200芯片引脚X[0]P47X[1]P48X[2]P49X[3]P50X[4]P53X[5]P54X[6]P55X[7]P56Y[0]P41Y[1]P40Y[2]P39Y[3]P38Y[4]P36Y[5]P35Y[6]P34Y[7]P33CLKP98CLRRP94LOADP97XAP96YAP95OUT[0]P213OUT[1]P215OUT[2]P216OUT[3]P217OUT[4]P218OUT[5]P220OUT[6]P221OUT[7]P222OUT[8]P223OUT[9]P224-19-沈阳航空工业学院