原码一位乘法器.pdfVIP

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）：

专业：

班级：

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姓名：

指导教师：

完成日期：

目录

第1章总体设计方案

1.1设计原理

1.2设计思路

1.3设计环境.

第2章详细设计方案

2.1顶层方案图的设计与实现

2.1.1创建顶层图形设计文件

2.1.2器件的选择与引脚锁定

2.1.3编译、综合、适配

2.2功能模块的设计与实现

2.2.1控制器模块的设计与实现

2.2.2寄存器和与门组成的模块的设计与实现

2.2.3加法器模块的设计与实现11

2.2.4寄存器模块的设计与实现

2.3仿真调试

第3章编程下载与硬件测试

3.1编程下载

3.2硬件测试及结果分析

参考文献

附录（电路原理图）

I

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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。例如：

X的值为1101，Y的数值为1011，求X·Y数值的过程如下：

即X·Y

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。

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：

1

--

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设计思路

定点原码一位乘法器的设计（如图1.1所示）主要包含如下两个部分。一、

运算部分：被乘数寄存器要有并入功能，从而进行被乘数的输入，被乘数寄存器

的输出和乘数寄存器的最后一位分别相与，以此来确定+X或+0；乘数寄存器要

有并入和右移的功能，从而实现乘数部分的右移，最后得到结果的低八位；被乘

数和乘数的最后一位相与的结果作为加法器的一个输入，与原部分积相加，得到

新的部分积，最后则为结果的高八位。二、控制部分：进行运算时主要有两个状

态，一个是乘数与被乘数的并入状态，一个就是乘数与部分积的右移状态。定点

原码一位乘法器的底层、顶层的设计都采用原理图设计输入方式，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。

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