原码一位乘报告.docVIP

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题目：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专 业：计算机科学与技术班 级：84010104学 号：2008040101106姓 名：张磊指导教师：周大海完成日期：2011年01月14日沈阳航空航天大学课程设计报告 目 录第1章 总体设计方案21.1 设计原理21.2 设计思路21.3设计环境2第2章 详细设计方案42.1 总体方案的设计与实现42.1.1总体方案的逻辑图42.2 整体功能模块的设计与实现62.2.1 原码一位乘整体流程图62.2.2 初始化输入模块的设计与实现62.2.3 运算模块的设计与实现7参考文献9附 录10-11-沈阳航空航天大学课程设计报告 第1章 总体设计方案1.1 设计原理用汇编语言编程实现定点原码一位乘法器的设计，采用的算法为原码一位乘，乘数和被乘数规定为4位，原码一位乘乘法器中用三个寄存器R0，R1和R2分别存放被乘数，乘数和部分积。乘法运算开始时， R2寄存器被清零，作为初始部分积。被乘数放在R0寄存器中，乘数放在R1寄存器中。实现部分积和被乘数相加是通过X送加法器和Y送加法器，在加法器中完成的。加法器的输出经过移位电路向右移一位送入R2寄存器中。Y寄存器是用移位寄存器实现的，其最低位用作Y送加法器的控制命令。因为原码一位乘是通过乘数的最低位是1还是0来确定加数的，当乘数的最后一位为1的时候，部分积加上被乘数，当乘数的最后一位为0的时候，部分积加上0。加法器最低一位的值，在右移的过程中将被移入Y寄存器的最高数值位，这样就使积的低位部分被保存在Y寄存器中，最开始的乘数在逐位右移的过程中不断丢失，直到移位结束。乘法运算完成以后R2寄存器中保存的数值是乘积的高位部分， R1寄存器即乘数寄存器中保存乘积的低位部分。1.2 设计思路原码一位乘法器的设计主要包含如下2个部分：准备阶段，分别将被乘数和乘数送到寄存器当中，标记为的寄存器初始化为04H,部分积初始化为零；运算阶段，看被乘数的最低位，若为零则不进行运算，X左移一位,Y右移一位，同时C=C-1 ，若最低位为1，则A=X+A, X左移一位,Y右移一位，同时C=C-1,直至C为零时输出结果。1.3 设计环境本实验是基于伟福COP2000实验箱，采用汇编语言编程实现的定点原码一位乘法器的设计，通过键盘输入至实验箱的存储器，在实验箱中执行完成；或通过仿真软件执行,本实验是基于COP2000软件下实现的编程设计原码一位乘法器，结构图中有IE、ST 、PC 、MAR寄存器，以及ALU,微指令寄存器等。模拟软件左侧是程序输入窗口。1.3.1模拟箱功能图图1.3.1模拟箱功能实现图沈阳航空航天大学课程设计报告第2章 详细设计方案2.1 总体方案的设计与实现原码一位乘，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 * 0.1110 0000 1100 1100 1100 0.10101000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。2.1.1总体方案的逻辑图乘数X-R1被乘数Y-R0标记位C-R3部分积R2-00HQn=1Qn=0(X)+(A)-AX左移Y右移X左移Y右移C-1-CC-1-C图2.1 .1原码一位乘法整体设计框图标记位为0时，不进行运算，只对乘数，被乘数进行相应的移位，若标记位为1时，部分积加上乘数形成新的部分积送到寄存器中，再进行相应的移位，直至标记位为零时在OUT显示器中输出结果。2.2 整体功能模块的设计与实现2.2.1原码一位乘整体流程图开始乘数X-R1被乘数Y-R0标记位C-R3部分积R2-00HR0与01H比较Qn=1?准备(X)+(A)-AX左移Y右移C-1-CC=0?N结束YNY 运算图2.2.1算法流程图2.2.2 初始化输入模块的设计与实现功能描述初始化输入是将乘数，被乘数，分别输送到寄存器R1，R0中，部分积初始化为零，即R2清零，因为乘数被乘数为四位，所以标记寄存器R3置为04H。初始化功能模块图开始乘数X-R1被乘数Y-R0标记位C-R3部分积R2-00H图2.2.2初始化流程图2.2.3 运算模块的设计与实现功能描述运算阶段是实现乘数与被乘数的乘积运算，首先看被乘数的最低位，若为零不进行运算，乘数左移一位，被乘数右移一位，同时标记位减一；若最低位为1则进行运算，乘数与部分积相加形成新的部分积（X+A-A），乘数左移一位，被乘数右移一位，同时标记位减一直至标记位为零时运算结果送到OUT寄存器中显示结果。运算功能模块图Qn=1?(X)+(A)-AC-1-CC=0?结束X左移Y右移NYYR0与01比较N图2.2.3运算模块流程图参考文献1 曹昕燕. EDA技术实验与课程设计M.北京：清华大学出版社，20062 范延滨.微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术M.北京：北京邮电大学出版社，20063王爱英.计算机组成与结构(第4版)M.北京：清华大学出版社，2006 沈阳航空航天大学课程设计报告附 录程序代码地址汇编程序机器码注释00MOV R0,#O9H8C09将立即数09送到R0寄存器中02MOV R1,#09H8D09将立即数09送到R1寄存器中04MOV R3,#04H8F04将立即数04送到R3寄存器中06MOV R2,#00H8E00R2寄存器置零08MOV A,R070被乘数送A09AND A,#01H5C01A与01H比较0BJZ 1EHA41E最低位为0，跳转1EH,不进行运算0DMOV A,R272最低位为1，部分积送A0EADD A,R111加乘数，即+X0FMOV R2,A82保存部分积10MOV A,R171乘数送A11RL AD4左移X12MOV R1,A81保存X13MOV A,R373标记位C送A14SUB A,#01H3C01C=C-116JZ 2CHA42C若为0，跳转2CH，输出结果18MOV R3,A83保存C到R319MOV A,R070被乘数送A1ARR AD0被乘数右移一位1BMOV R0,A80被乘数保存到R0中1CJMP 08HAC08无条件跳转到08H1EMOV A,R070被乘数送A1FRR AD0被乘数右移一位20MOV R0,A80保存被乘数到R021MOV A,R171乘数送A22RL AD4乘数左移一位23MOV R1,A81保存乘数到R124MOV A,R373标记位C送A25SUB A,#01H3C01C=C-127JZ 2CHA42C若为0，跳转2CH，输出结果29MOV R3,A83保存C到R32AJMP 08HAC08无条件跳转到08H2CMOV R2,A72部分积送A2DOUTC4显示结果课程设计总结：组成原理课程设计使我收获了很多，首先不仅让我巩固了课堂上学习的知识点，理论和实践很好的结合到了一起，而且还能够延伸我的知识面，锻炼了自学的能力，最重要的是在做成功的那一刻让我有一种成就感。其次要感谢老师和同学对我的帮助，帮助我解决了不少难题。下面简单介绍我课设的过程。首先我是参考实验指导书了解各种指令的功能，编程实现原码一位乘首先得明白运算的原理，也就是得先画出流程图，根据流程图实现编程，主要分为以下两个步骤：1. 准备阶段：将所需要运算的数据送到寄存器当中，同时设置标记位，初始化完成。2. 运算阶段：被乘数