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计算机组成原理阵列乘法器课程设计报告.doc

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计算机组成原理阵列乘法器课程设计报告.doc
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I课 程 设 计II教 学 院 计算机学院课程名称 计算机组成原理题 目 4 位乘法整列设计专 业 计算机科学与技术班 级 2014 级计本非师班姓 名 唐健峰同组人员 黄亚军指导教师2016 年 10 月 5 日121 课程设计概述1.1课设目的计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计属于设计型实验,不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力,而且通过进行设计及实现,进一步提高分析和解决问题的能力。同时也巩固了我们对课本知识的掌握,加深了对知识的理解。在设计中我们发现问题,分析问题,到最终的解决问题。凝聚了我们对问题的思考,充分的锻炼了我们的动手能力、团队合作能力、分析解决问题的能力。1.2设计任务设计一个 4 位的二进制乘法器:输入信号:4 位被乘数 A(A1,A2,A3,A4), 4 位乘数 B(B1,B2,B3,B4),输出信号:8 位乘积 q(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8).1.3设计要求根据理论课程所学的至少设计出简单计算机系统的总体方案,结合各单元实验积累和课堂上所学知识,选择适当芯片,设计简单的计算机系统。(1) 制定设计方案:我们小组做的是 4 位阵列乘法器,4 位阵列乘法器主要由求补器和阵列全加器组成。(2) 客观要求要掌握电子逻辑学的基本内容能在设计时运用到本课程中,其次是要思维灵活遇到问题能找到合理的解决方案。小组成员要积极配合共同达到目的。122 实验原理与环境2.1 1.实验原理计算机组成原理,数字逻辑,maxplus2 是现场可编程门阵列,它是在PAL、 GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为 专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。用乘数的每一位去乘被乘数,然后将每一位权值直接去乘被乘数得到部分积,并按位列为一行每一行部分积末位与对应的乘数数位对齐,体现对应数位的权值,将各次部分积求和得到最终的对应数位的权值。2.2 2.实验环境2.2.1 双击 maxplu2II 软件图标,启动软件(1).新建工程,flie-new project ,出现存储路径的选项框,指定项目保存路径并且为工程命名,第三行设置实体名,保持与工程名一致。点击 OK12(2) .原理图输入 (1) 建立图形输入文件 在图 1-16 中的 File 菜单的 project 项下选择“New…” ,出现图 1-18 所示的对话框12选择“Graphic Editor file”后,单击“OK” ,出现图 1-19 即可开始建立图形输入文件(3). 调入元件符号 在图 1-19 图形编辑区双击鼠标左键可打开“Enter symbol”对话框,如图 1-20 所示。 在该对话框你可选择需要输入的元件/逻辑符12号。例如你可选择一个计数器,一个与门等123 总体方案设计总体结构图1212图 3 总体结构图一根据 an 与 bn 的乘积,然后相应的 am 与 bm 与运算,可得到 qn 的值,最后按从大到小的顺序排列 qn,即为计算结果。如下所示:1 1 0 0* 0 1 0 11 1 0 00 0 0 01 1 0 00 0 0 00 1 1 1 1 0 0即为十进制的 12*5=601. 设计方案(1)为了进一步提高乘法运算速度,可采用类似人工计算的方法,阵列的每一行送入乘数 Y 的每一数位,而各行错开形成的每一斜列则送入被乘数的每一数位。(2)4×4 阵列乘法器可以由一定数量的 4 个输入加法器构成的;(3)4 个输入加法器可以由多个全加 1 器(74283)构成;详细设计与实现4*4 乘法的设计主要包括以下几个主要的模块的设计3.1.2 一位全加器的设计与实现一位全加器的逻辑图,如下图所示:12图 5 一位全加器的逻辑图3.1.3 四位及八位求补电路的设计原图:四位求补电路的逻辑图,如下图所示:12图 6 四位求补电路的逻辑图八位求补电路的逻辑图,如下图所示:12图 7 八位求补电路的逻辑图3.1.4 阵列乘法器的设计:4×4 阵列乘法器的逻辑图,如下图所示:图 8 4×4 阵列乘法器的逻辑图图 9 阵列乘法器的电路原理图124 实验过程与调试实验仿真图:图 10 仿真结果4 位*4 位乘法器的仿真结果如图:12图 11 4*4 的乘法器仿真图4.1 主要故障与调试4.1.1 故障 1 这次课程设计的精华之一就是设计阵列乘法器刚开始时由于按照课本上的设计所以掉下了好多的与门所以在仿真的时候出现了好多的问题,后在老师的指导下, ,得以改进了设计和避免了很多的连线的错误,提高了速度4.1.2 故障 2 在实验的时候,对实验的软件和装置很不是熟悉,导致文件的命名时经常出错,而且问题还不宜被发现
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