计算机组成原理课设置报告-补码1位乘法器设计
沈阳航空航天大学
课程设计报告
课程设计名称：计算机组成原理课程设计
课程设计主题：定点补数1位乘法器的设计
院(系)计算机学院
专业领域：计算机科学与技术
类：
学号：
姓：
指导老师：
完成日期： 2011年1月14日
目录
第一章总体设计方案1
1.1设计原理1
1.2设计思路2
1.3设计环境4
第二章详细设计方案5
2.1顶层方案图的设计与实现5
2.1.1创建顶级平面设计文件5
2.1.2器件选型和销锁6
2.1.3编译、集成、适配7
2.2功能模块的设计与实现7
2.2.1贴片模块的设计与实现7
2.2.2选择器模块的设计与实现9
2.2.3乘数互补移位寄存器模块的设计与实现12
2.2.4部分乘积移位寄存器模块的设计与实现14
2.2.5加法器模块的设计与实现16
2.3模拟调试16
第三章编程下载和硬件测试19
3.1编程下载19
3.2硬件测试和结果分析19
参考文献22
附录(电路原理图) 23
第一章总体设计方案
1.1设计原理
由于机均采用补码进行加减运算，设计补码乘法器可以避免符号变换，提高机的效率。 当两个补数相乘时，可以通过Booth算法实现定点补数1位乘法的功能。 延迟的煎饼(Booth )算法使用在加法和减法操作中计算补码数据的乘积的Booth算法，根据低位来判断乘数，根据两个数据位的情况来决定是否只进行加法、减法或者移位操作。
(1)被乘数一般取2码位参加运算。
)2)乘数可取单码位以在最后一步中确定是否需要校正，即是否相加。
)3)在乘数的末尾增设附加位，并将初始值设为0。 部分积的初始值为0。
(4)被乘数(x )乘以对应的相邻2位的乘数)的差，与前一部分相加，然后向右移动1位(2-1)，形成该步部分的加法和。 和各步骤运算的判断值，决定如何操作。 参考图1.1Booth算法的操作说明。
图1.1 Booth算法的操作说明
(5)根据上述算法进行n 1步骤的操作，但不将第n 1步骤移位，进行与比较结果相对应的运算即可。
1.2设计思路
课程设计的要求如下
)1)采用原码值输入，乘数和被乘数均为8位。
)所设计的电路应当包括ALU、被乘数寄存器、乘数寄存器、部分乘积寄存器、门电路和移位电路。
课程设计的想法如下
在课程设计中，需要输入源代码的值，因此需要设计反转源代码值的电路模块。 另外，也可以在只反转符号位的同时求出它。
要实现Booth算法，需要增加额外的位，将其初始值归零。 这是通过外部输入实现的。
boost算法通过向FD寄存器的清零端子提供高电平的脉冲信号，进行使寄存器的数据全部为0，即成为输出的部分积的运算，使部分积的初始值为零
取乘数的末尾2位进行判断，如果是00、11则为部分积加0，如果是01则为部分积加被乘数的补数，如果是10则为部分积加乘数的倒数的补数。 为了实现这一点，需要设计双输入四输出选择器和选择电路。
乘数向右移动1位，部分积算术向右移动1位，用乘数的最高位存储部分积溢出的位数。 为了实现这一功能，分别设计了乘数移位寄存器和部分乘积移位寄存器。
依次重复直到原来的乘数部分只剩下最后两位，最后一次只通过运算不移位，所以输出时在部分积移位之前输出结果。
施加统一的时钟信号，维持各部件的同步动作。
定点补数1位乘法器的设计总框图如图1.2所示； 定点补数1位乘法器的设计流程如图1.3所示。
图1.2定点补数1位乘法器设计总体框图
图1.3定点补数1位乘法器设计流程图
1.3设计环境
)1)硬件环境
？ 伟福COP2000型计算机组成原理实验仪
COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。 实验台包括寄存器组R0-R3、运算单元、累加器等。 COP2000计算机组成原理实验系统的各单元部件均按计算机结构模型配置，系统在实验时无需使用PC机即可实时监测数据流的状态和准确与否。 实验系统的软硬件对用户的实验设计具有完全开放的特性，系统提供微程序控制器和组合逻辑控制器两种控制器方式，系统支持手动方式、在线方式、仿真方式三种工作方式
？ COP2000集成调试软件
COP2000集成开发环境是用于连接COP2000实验机和PC机的高级实验的软件，通过实验机的串行接口和PC机的串行接口连接，汇编、反汇编、编辑、命令
)2) EDA环境
？ Xilinx基础f 3.1设计软件
Xilinx基础f 3.1是x