COP2000實現(xiàn)原碼一位除法

1、沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱： 計算機組成原理課程設(shè)計 課程設(shè)計題目： COP2000 實現(xiàn)原碼一位除法院（系）：計算機學(xué)院專 業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)班 級： 24010103學(xué) 號： 2012040101012 姓 名：程院 指導(dǎo)教師：楊華完成日期： 2015年 01月 15日沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告目 錄第1章總體設(shè)計方案21.1設(shè)計原理21.2設(shè)計思路21.3設(shè)計環(huán)境2第2章詳細設(shè)計方案42.1總體方案的設(shè)計與實現(xiàn) 42.1.1總體方案的邏輯圖42.1.2算法流程圖52.2功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)62.2.1模塊的設(shè)計與實現(xiàn)6第3章驗證測試93.1驗證測試9參考文獻10附錄（源

2、代碼） 11-1-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第1章總體設(shè)計方案第1章總體設(shè)計方案1.1設(shè)計原理原碼一位除，即兩個原碼數(shù)相除，商的符號為除數(shù)和被除數(shù)的符號異或值。 采用匯編語言實現(xiàn)定點原碼一位除法器，算法為恢復(fù)余數(shù)法。利用恢復(fù)余數(shù)的方 法來進行運算。1.2設(shè)計思路算法為恢復(fù)余數(shù)法，先用被除數(shù)減去除數(shù)，如果結(jié)果為正數(shù)商1,然后左移，如果是負(fù)數(shù)商0然后加上Y的補，繼續(xù)運算。實驗開始時將實驗數(shù)據(jù)從實驗箱的開關(guān)輸入到R0,R1,R2三個寄存器中，R0為被除數(shù)，R1為除數(shù)，R2為商。運算過程采用恢復(fù)余數(shù)法。主要判斷被除數(shù)減 去除數(shù)的商值。如果為負(fù)，商0然后加除數(shù)然后左移。如果商值為正商 1,左移。 數(shù)據(jù)

3、都存放在寄存器中，最后結(jié)果在 OUT寄存器中顯示。1.3設(shè)計環(huán)境COP2000模型機包括了一個標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運算 器ALU累加器A工作寄存器 W左移門L、直通門D右移門R、寄存器組R0-R3 程序計數(shù)器PC地址寄存器MAR堆棧寄存器ST中斷向量寄存器IA、輸入端口 IN、輸出端口寄存器OUT程序存儲器EM指令寄存器IR、微程序計數(shù)器uPC 微程序存儲器uM以及中斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運算器和中斷控制電 路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用 CPLD來實現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微 程序控制部分也可以用組合邏輯控制來代替。模型機的指令碼為8位，根據(jù)指令類型的不同，可

4、以有 0到2個操作數(shù)。 指令碼的最低兩位用來選擇R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼做為 微地址來尋址微程序存儲器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式 中，按時序用指令碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀 態(tài)周期，一個狀態(tài)周期為一個時鐘脈沖，每個狀態(tài)周期產(chǎn)生不同的控制邏輯，實現(xiàn)模型機的各種功能ADDA, R? 將寄存器R?勺值加入累加器A中ADDA ,#11 立即數(shù)#11加入累加器A中SUBA ,#11 從累加器中減去立即數(shù)后加入累加器 A中ANDA ,#11 累加器A “與”立即數(shù)II(2) 數(shù)據(jù)傳送指令MOV A, R? 將寄存器R?的值送到累加器A中

5、MOV R? ,#11 將立即數(shù)II存放到寄存器 R?中MOV R?, A 將累加器A中的值送到寄存器 A中(3) 移位指令RRA 累加器A右移RLA 累加器A左移(4) 跳轉(zhuǎn)指令JZMM 若零標(biāo)志位置1,跳轉(zhuǎn)到MM地址JMP MM 跳轉(zhuǎn)到MM(5) 位運算AND A , R? 累加器A “與”寄存器 R?的值(6) 輸入輸出OUT 將累加器A中數(shù)據(jù)輸出到輸出端口C- m-3-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第2章詳細設(shè)計方案第2章詳細設(shè)計方案2.1總體方案的設(shè)計與實現(xiàn)定點原碼一位除，算法為恢復(fù)余數(shù)法，當(dāng)余數(shù)為負(fù)時，需加上除數(shù)， 將其恢 復(fù)城原來的余數(shù)。商值的確定是通過比較被除數(shù)和除數(shù)的絕對值的大

6、小， 即x”-y” 實現(xiàn)的，而計算機內(nèi)只設(shè)加法器，所以需要將 x”-y”操作變?yōu)閨x|補+|y|補得操作。2.1.1總體方案的邏輯圖圖2.1如上邏輯框圖2.1.1中所示，RO、R1、R2均是8位的寄存器。R0是被除數(shù)，R1 是除數(shù),R2為商。其結(jié)果在OUT中輸出。-9-2.1.2算法流程圖圖2.2算法流程圖算法流程圖如圖2.3所示。除法開始前，R2寄存器被清0,準(zhǔn)備接收商，被 除數(shù)的原碼放在R0寄存器中，除數(shù)的原碼放在 R1寄存器中，計數(shù)器R3中存放 需要移位的次數(shù)。除法開始后，首先判斷除數(shù)是否為 0,若除數(shù)為0則進行處理， 若不為0,則用被除數(shù)減去除數(shù)，若運算結(jié)果大于 0,商上1。若結(jié)果小于

7、0,商 上0。然后被除數(shù)左移一位，計數(shù)器減 1。當(dāng)計數(shù)器R3內(nèi)容為0時，結(jié)束運算。2.2功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)2.2.1模塊的設(shè)計與實現(xiàn)2.2.1.1功能描述主要模塊包括：循環(huán)控制模塊、加減運算模塊、商符運算模塊。循環(huán)控制模塊：通過計數(shù)器內(nèi)容控制運算過程。若計算器大于0,繼續(xù)進行運算；若計算器為0,結(jié)束運算。主要應(yīng)用恢復(fù)余數(shù)過程。圖2.3循環(huán)模塊流程圖1，當(dāng)余數(shù)為負(fù)加減運算模塊：實現(xiàn)加減運算功能，當(dāng)余數(shù)為正時，商加 時，商加0。開始輸入數(shù)據(jù)到 寄存器R1,R2,用R1減去R2得到差值*圖2.4加減模塊流程圖商符運算模塊：通過異或運算求出商的符號圖2.5商結(jié)果顯示流程圖本設(shè)計可以進行定點原碼一位除

8、法運算。通過以上幾個關(guān)鍵模塊實現(xiàn)。主要 方法是恢復(fù)余數(shù)法，在運算過程中主要是判斷被除數(shù)和除數(shù)之間的差來決定運算 過程的。移位模塊流程2.2.1.2數(shù)據(jù)輸入流程圖圖2.6數(shù)據(jù)輸入流程圖沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計報告參考文獻第3章驗證測試3.1 驗證測試輸入被除數(shù)：A3H輸入除數(shù) ：07H圖2.7驗證沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計報告參考文獻參考文獻20011 李景華可編程程邏輯器件與EDA技術(shù)M 北京：東北大學(xué)出版社,2 COP2000實驗指導(dǎo)書3 唐朔飛.計算機組成原理（第二版）M.北京：高等教育出版社，20084 王冠.Verilog HDL與數(shù)字電路設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，2005 江國強.

9、EAD技術(shù)習(xí)題與實驗M.北京：電子工業(yè)出版社，20056杜建國.Verilog HDL硬件描述語言M.北京：國防工業(yè)出版社，2004-10-附錄（源代碼）MOV R0,#82HMOV R1,#04HMOV R2,#00HMOV R3,#07H ;數(shù)據(jù)執(zhí)行次數(shù)MOV A,R0MOV 9FH,AMOV A,R1MOV 9EH,AMOV A,R0 ;數(shù)據(jù)存入AND A,#7FH ;去掉符號MOV R0,AMOV A,R1AND A,#7FHMOV R1,AMOV A,R1SUB A,#00H;斷定除數(shù)是否為零JZ OVERFLOWMOV A,R0SUB A,R1MOV R0,ALOOP:JZ NEX

10、TAND A,#80HSUB A,#00HJZ S1SUB A,#80HJZ S2S1:;為正上“ 1”MOV A,R0RL ASUB A,R1MOV R0,AMOV A,R2RL AADD A,#01HMOV R2,AMOV A,R3SUB A,#01HJZ NEXTMOV R3,AMOV A,R0-11-JMP LOOPS2:;為負(fù)上“ 0”MOV A,R0ADD A,R1RL ASUB A,R1MOV R0,AMOV A,R2RL AMOV R2,AMOV A,R3SUB A,#01HJZ NEXTMOV R3,AMOV A,R0JMP LOOPNEXT:MOV A,R0MOV R3,A

11、AND A,#80HSUB A,#00HJZ OUT1SUB A,#80HJZ OUT2OUT1:MOV A,R2RL AADD A,#01HAND A,#7FHMOV R2,AJMP F；根據(jù)最后的余數(shù)斷定上0或上1;為正上1;7位表示OUT2:MOV A,R2RL AADD A,#00HAND A,#7FHMOV R2,AJMP F為負(fù)上0;7位表示F:;斷定符號為正負(fù)MOV A,9FHAND A,#80HMOV R0,AMOV A,9EHAND A,#80HSUB A,R0SUB A,#00HJZ FF2JMP FF1FF1:異號結(jié)果為1MOV A,R2OR A,#80HMOV R2,A

12、OUTJMP OVERFF2:侗號結(jié)果為0MOV A,R2OR A,#00HMOV R2,AOUTJMP OVEROVER:JMP OVEROVERFLOW:END-13-課程設(shè)計總結(jié)：本次課程設(shè)計讓我收獲頗豐，起初拿到課程設(shè)計題目，不知 道如何去實現(xiàn)設(shè)計要求，經(jīng)過前幾天查閱資料，老師幫助，我對這次課程設(shè)計要求有了更深的了解，知道了具體應(yīng)該怎樣操作，怎樣去實現(xiàn)原碼一位除法器，怎樣去操作Cop2000實驗箱。我想說本次課程設(shè)計不但使我們復(fù)習(xí)了計算機組成原理課程的內(nèi)容， 還讓我 們復(fù)習(xí)并應(yīng)用了算法設(shè)計與分析以及匯編語言課程的內(nèi)容， 我們加深了對計算機 系統(tǒng)概念的理解。我衷心感謝學(xué)校和老師給我們安排了這次課程設(shè)計，我們平時在享受信息時 代帶來的方便迅捷的同時也養(yǎng)成了懶惰、 急于求成的壞