计算机组成原理中阵列乘法器课程设计报告资料.docx

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1、课程设计教学院计算机学院课程名称计算机构成原理题目4位乘法整列设计专业计算机科学与技术班级2023级计本非师班姓名唐健峰同组人员黄亚军指导教师2023年10月5日1课程设计概述1.1 课设目的计算机构成原理是计算机专业日勺关键专业基础课。课程设计属于设计型试验，不仅锻炼学生简朴计算机系统B设计能力，并且通过进行设计及实现，深入提高分析和处理问题的J能力。同步也巩固了我们对书本知识的掌握，加深了对知识的理解。在设计中我们发现问题，分析问题，到最终的处理问题。凝聚了我们对问题的思索，充足的锻炼了我们的动手能力、团体合作能力、分析处理问题的J能力。1.2 设计任务设计一种4位的二进制乘法器：输入信号

2、：4位被乘数A(A1,A2,A3,A4),4位乘数B(Bl,B2,B3,B4),输出信号：8位乘积q(ql,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8).13设计规定根据理论课程所学B至少设计出简朴计算机系统日勺总体方案，结合各单元试验积累和课堂上所学知识，选择合适芯片，设计简朴的计算机系统。(1)制定设计方案：我们小组做B是4位阵列乘法器，4位阵列乘法器重要由求补器和阵列全加器构成。(2)客观规定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，另一方面是要思维灵活碰到问题能找到合理的处理方案。小组组员要积极配合共同到达目的。2试验原理与环境2.11.试验原理计算机构成原理，数字逻辑，max

3、plus2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深入发展的产物。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，既处理了定制电路的局限性，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺陷。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。2.22.试验环境2.2.1 双击maxplu2Il软件图标，启动软件(1) .新建工程，flie-newproject.,出现存储途径的)选项框，指定项目保留途径并且为工程命名，第三行设置

4、实体名，保持与工程名一致。点击OKMARu.lManager-UntrtJedIMAXtpImIlFileAssi9nOptionsHelp口信二J_堞公及夙今曲Iag&A（2）.原理图输入（1）建立图形输入文献在图1-16中的File菜单project项下选择New”，出现图1-18所示B对话框图1-18新建文件类型对话框选择GraphicEditorfile后，单击“OK”，出现图1-19即可开始建立图形输入文献BAXlvs tl K4t 丫1”A6 tlits QPQigS I1nd0v，】PDaa皆 翅 、？公国反&靖京途陌A 1MUal*Qedl - Graphic 2itorRr=

5、IEI形 编 区图编二图1-19图形编辑器窗口(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“EnterSymbOI”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/逻辑符号。例如你可选择一种计数器，一种与门等iter SyBbol元件符号名输入区,可直接输入所需元件的符号名目户摩,在项目所在 的目录库选择区当前选中的摩为用当前选中的库（即用户库）中的人7次4九区因此时用户库是空的，故该区没有任何符号名图1-20输入元件总体构造图3总体方案设计图3总体构造图一根据an与bnB乘积，然后对应Bam与bm与运算，可得到qnB值，最终按从大到小B次序排列qn,即为计算成果。

6、如下所示：IlOO*010111000000110000000111100即为十进制日勺12*5=601.设计方案(1)为了深入提高乘法运算速度，可采用类似人工计算的措施，阵列的每一行送入乘数YB每一数位，而各行错开形成B每一斜列则送入被乘数B每一数位。（2） 4X4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种全加1器（74283）构成；详细设计与实现4*4乘法的设计重要包括如下几种重要的模块的设计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:95一位全加器的逻辑图3.1.3 四位及八位求补电路的设计原图：四位求补电路日勺逻辑图，如下图所

7、示:图6四位求补电路的逻辑图八位求补电路日勺逻辑图，如下图所示:97八位求补电路的逻辑图3.1.4阵列乘法器的设计:4X4阵列乘法器日勺逻辑图，如下图所示:74283iq44BrTADDER74283742834BTADDER4BTADDER4BnADDER7428374283匚F4BITADDER4BADDER44BADDERfHSUUlSUM2SM3SUM4COUTSUMlSUM2SM3SUM4COUTSM2SM3SUM4COUTSUMlSUM2SUM3SUM4COUT74283A282B3SUM1SUM2SUM3SUM4COUT4B11ADDER74283AlB1A：E二A3B3B4B4

8、4BLADDER74283SUM1SUM2SUM3SUM4COUT74283SUM2SUM3SUM4COUTB2A3B3SUMlSUM2SUM3SUM4COUT4BrTADDER74液SUM2SUMSSUM4COUT图844阵列乘法的逻辑图SUM1SUM2SUM3SUM4COUTSUM2SUM3SUM4COUT,T08SJ02Ks试验仿真图:4试验过程与调试4位*4位乘法器的仿真成果如图:Name:Tb(4111S三,a(41Bq81Valu3-D11D13)14320加40Ons60.ns80Ons100,0ns1113U3120；OnS图114*4的乘法器仿真图4.1重要故障与调试4.1.

9、1 故障1这次课程设计的精髓之一就是设计阵列乘法器刚开始时由于按照书本上的设计因此掉下了好多的与门因此在仿真的时候出现了好多的问题，后在老师的指导下，得以改善了设计和防止了诸多的连线的错误，提高了速度4.1.2 故障2在试验的时候，对试验的软件和装置很不是熟悉，导致文献的命名时常常出错,并且问题还不适宜被发现,在老师的提醒下照到了问题日勺所在，后来就没有碰到类似的问题。4.1.3 故障3在做求补电路的时候我们做的事4位的求补器不过需要8位的求补器因此我们就拿两个4位的求补器去连接成果由于连线的错误导致了好多的错误，后来我们直接连接8位的J求补器就处理了问题。5设计总结与心得5.1 课设总结基于

10、对象的存储是为了克服目前基于块的存储存在日勺诸多难题，在存储接口和构造层次的重要发展。可以根据应用负载选择优化的存储方略。作了如下几点工作：1) 我们小组负责的是阵列乘法器的设计，通过小组的合作我们一次完毕了全加器、求补器、阵列乘法器然后完毕了综合的拼接工作，虽然在最终的阶段出了某些问题不过我们小组掌握了本次设计的关键内容到达了试验的目的。2) 本次看课程设计我们实现任意给定两位四位二进制的相乘运算，相乘积的)计算成果为8位二进制。将移位复制的被乘数依次对准乘数数位的位置进行排列，然后将各列相加。假如乘数的!某一数位为0,将跳过对应的被乘数，下一种复制被乘数的位置是由向乘数的最高位方向移动时有

11、1出现的位置3) 这次课程设计虽然没有在规定的时间内完毕规定的任务，不过我们小组每一种组员都认真负责的设计，对构成原理这门学科的理解愈加深刻，学到了好多此前不曾懂得的知识。其他需要总结的内容，（自行修订扩充）。5.2 课设心得在还没有作课程设计时我是比较畏惧构成原理这门课设的，毕竟前几次小试验每每都是做得很不尽人意，总是不能在老师规定的时间内完毕，因此紧张这种不好的过程会给背面的大试验也即课设带来很大的负面影响。这次试验我的设计题目是-阵列乘法器，通过和同学的讨论和老师日勺交流，并在老师的指导下，处理了诸多的问题，从其中获得了知识，使得我对环境和工具的使用能力得到了深入时提高，我相信，这将给后

12、来的!学习和试验带来益处，最终圆满时完毕了试验。本次课程设计试验，不仅是对课程知识的巩固，对所学理论知识的很好应用与发挥，更是对新知识的学习，新鲜工具的I应用日勺提高和实践能力的I提高，并且对个人自学能力的也是一种极大考验，处在信息迅速发展更新世代人只有不停提高自身自学能力才能很好地接受合理地运用信息化时代所出现的各色个样的产品。这次课设然我领悟到诸多书本以外的某些生活处事道理：(1)学习是永无止境不停充实自我提高自身价值就得不停地接受并吸取新鲜事物。(2)合作是前进的最佳途径，目前所做的只是小日勺试验项目步入社会合作精神会比自身能力来得更重要;参照文献1秦磊华,王小兰.计算机构成原理试验指导

13、及课程设计指导书（基于EDA平台）.武汉：华中科技大学出版社，2023年.2秦磊华，吴非，莫正坤.计算机构成原理.北京：清华大学出版社，2023年.3 DAVIDA.PATTERSON（美）.计算机构成与设计硬件/软件接口（原书第3版）.北京：机械工业出版社.2023年.14袁春风编著.计算机构成与系统构造.北京：清华大学出版社，2023年.张志刚，FPGA与Sc）PC设计教程-DE2实践.西安：电子科技大学出版社，2023计算机构成原理课程设计成绩评估表1、课程设计答辩或质疑记录12、答辩状况a）未能完全理解题目，答辩状况较差口c）理解题目较清晰，问题回答基本对日勺b）部分理解题目，答辩状况较差口d）理解题目透彻，问题回答流利口3、课程设计汇报a）内容：b）方案设计：C）实现：d）文档格式：考勤成绩：不完整口较差口未实现口不规范口9完整口详细合理口非常合理部分实现口所有实现基本规范口规范占总成绩比例10%答辩成绩：9占总成绩比例30%课程设计论文成绩：.，占总成绩比例60%课程设计总成绩：4、课程设计评语指导教师签字：1 .一位全加器FA的内部由哪些逻辑门构成？采用一种或门进位其成果Si三个输入信号AiB