計算機組成原理陣列乘法器課程設(shè)計報告

1、精選文檔 課 程 設(shè) 計教 學(xué) 院計算機學(xué)院課程名稱計算機組成原理題 目4位乘法整列設(shè)計專 業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)班 級2014級計本非師班姓 名唐健峰同組人員黃亞軍指導(dǎo)老師2016年10月5日1 課程設(shè)計概述1.1 課設(shè)目的計算機組成原理是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計屬于設(shè)計型試驗，不僅熬煉同學(xué)簡潔計算機系統(tǒng)的設(shè)計力量，而且通過進行設(shè)計及實現(xiàn)，進一步提高分析和解決問題的力量。同時也鞏固了我們對課本學(xué)問的把握，加深了對學(xué)問的理解。在設(shè)計中我們發(fā)覺問題，分析問題，到最終的解決問題。分散了我們對問題的思考，充分的熬煉了我們的動手力量、團隊合作力量、分析解決問題的力量。1.2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個4

2、位的二進制乘法器：輸入信號：4位被乘數(shù)A（A1,A2,A3,A4）, 4位乘數(shù)B（B1,B2,B3,B4）,輸出信號：8位乘積q(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8).1.3 設(shè)計要求依據(jù)理論課程所學(xué)的至少設(shè)計出簡潔計算機系統(tǒng)的總體方案，結(jié)合各單元試驗積累和課堂上所學(xué)學(xué)問，選擇適當(dāng)芯片，設(shè)計簡潔的計算機系統(tǒng)。（1） 制定設(shè)計方案：我們小組做的是4位陣列乘法器，4位陣列乘法器主要由求補器和陣列全加器組成。（2） 客觀要求要把握電子規(guī)律學(xué)的基本內(nèi)容能在設(shè)計時運用到本課程中，其次是要思維機敏遇到問題能找到合理的解決方案。小組成員要樂觀協(xié)作共同達到目的。2 試驗原理與環(huán)境2.1 1.試驗原

3、理計算機組成原理，數(shù)字規(guī)律，maxplus2是現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步進展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而消滅的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。用乘數(shù)的每一位去乘被乘數(shù)，然后將每一位權(quán)值直接去乘被乘數(shù)得到部分積，并按位列為一行每一行部分積末位與對應(yīng)的乘數(shù)數(shù)位對齊，體現(xiàn)對應(yīng)數(shù)位的權(quán)值，將各次部分積求和得到最終的對應(yīng)數(shù)位的權(quán)值。2.2 2.試驗環(huán)境2.2.1 雙擊maxplu2II軟件圖標(biāo)，啟動軟件（1）.新建工程，flie->new project .，消滅存儲路徑的選項框

4、，指定項目保存路徑并且為工程命名，第三行設(shè)置實體名，保持與工程名全都。點擊OK （2）原理圖輸入 (1) 建立圖形輸入文件 在圖 1-16 中的 File 菜單的 project 項下選擇“New”，消滅圖 1-18 所示的對話框 選擇“Graphic Editor file”后，單擊“OK”，消滅圖 1-19 即可開頭建立圖形輸入文件（3）. 調(diào)入元件符號 在圖 1-19 圖形編輯區(qū)雙擊鼠標(biāo)左鍵可打開“Enter symbol”對話框，如圖 1-20 所示。 在該對話框你可選擇需要輸入的元件/規(guī)律符號。例如你可選擇一個計數(shù)器，一個與門等3 總體方案設(shè)計總體結(jié)構(gòu)圖圖3 總體結(jié)構(gòu)圖一依據(jù)an與b

5、n的乘積，然后相應(yīng)的am與bm與運算，可得到qn的值，最終按從大到小的挨次排列qn，即為計算結(jié)果。如下所示：1100* 0101 11000000110000000111100即為十進制的12*5=601. 設(shè)計方案（1）為了進一步提高乘法運算速度，可接受類似人工計算的方法，陣列的每一行送入乘數(shù)Y的每一數(shù)位，而各行錯開形成的每一斜列則送入被乘數(shù)的每一數(shù)位。（2）4×4陣列乘法器可以由肯定數(shù)量的4個輸入加法器構(gòu)成的；（3）4個輸入加法器可以由多個全加1器（74283）構(gòu)成；具體設(shè)計與實現(xiàn)4*4乘法的設(shè)計主要包括以下幾個主要的模塊的設(shè)計3.1.2 一位全加器的設(shè)計與實現(xiàn) 一位全加器的規(guī)律

6、圖，如下圖所示：圖5 一位全加器的規(guī)律圖 3.1.3 四位及八位求補電路的設(shè)計原圖：四位求補電路的規(guī)律圖，如下圖所示：圖6 四位求補電路的規(guī)律圖八位求補電路的規(guī)律圖，如下圖所示：圖7 八位求補電路的規(guī)律圖 3.1.4 陣列乘法器的設(shè)計:4×4陣列乘法器的規(guī)律圖，如下圖所示：圖8 4×4陣列乘法器的規(guī)律圖 圖9 陣列乘法器的電路原理圖4 試驗過程與調(diào)試試驗仿真圖:圖10 仿真結(jié)果 4 位*4位乘法器的仿真結(jié)果如圖：圖11 4*4的乘法器仿真圖4.1 主要故障與調(diào)試4.1.1 故障1 這次課程設(shè)計的精華之一就是設(shè)計陣列乘法器剛開頭時由于依據(jù)課本上的設(shè)計所以掉下了好多的與門所以在

7、仿真的時候消滅了好多的問題，后在老師的指導(dǎo)下，得以改進了設(shè)計和避開了很多的連線的錯誤，提高了速度4.1.2 故障2 在試驗的時候，對試驗的軟件和裝置很不是生疏，導(dǎo)致文件的命名時經(jīng)常出錯，而且問題還不宜被發(fā)覺，在老師的提示下照到了問題的所在，后來就沒有遇到類似的問題。4.1.3 故障3 在做求補電路的時候我們做的事4位的求補器但是需要8位的求補器所以我們就拿兩個4位的求補器去連接結(jié)果由于連線的錯誤導(dǎo)致了好多的錯誤，后來我們直接連接8位的求補器就解決了問題。5 設(shè)計總結(jié)與心得5.1 課設(shè)總結(jié)基于對象的存儲是為了克服當(dāng)前基于塊的存儲存在的諸多難題，在存儲接口和結(jié)構(gòu)層次的重要進展?？梢砸罁?jù)應(yīng)用負載選擇

8、優(yōu)化的存儲策略。作了如下幾點工作：1） 我們小組負責(zé)的是陣列乘法器的設(shè)計，通過小組的合作我們一次完成了全加器、求補器、陣列乘法器然后完成了綜合的拼接工作，雖然在最終的階段出了一些問題但是我們小組把握了此次設(shè)計的核心內(nèi)容達到了試驗的目的。2） 此次看課程設(shè)計我們實現(xiàn)任意給定兩位四位二進制的相乘運算，相乘積的計算結(jié)果為8位二進制。將移位復(fù)制的被乘數(shù)依次對準(zhǔn)乘數(shù)數(shù)位的位置進行排列，然后將各列相加。假如乘數(shù)的某一數(shù)位為0，將跳過相應(yīng)的被乘數(shù)，下一個復(fù)制被乘數(shù)的位置是由向乘數(shù)的最高位方向移動時有1消滅的位置3） 這次課程設(shè)計雖然沒有在規(guī)定的時間內(nèi)完成要求的任務(wù)，但是我們小組每一個組員都認真負責(zé)的設(shè)計，對

9、組成原理這門學(xué)科的了解更加深刻，學(xué)到了好多以前不曾知道的學(xué)問。其他需要總結(jié)的內(nèi)容，（自行修訂擴充）。5.2 課設(shè)心得在還沒有作課程設(shè)計時我是比較畏懼組成原理這門課設(shè)的，到底前幾次小試驗每每都是做得很不盡人意，總是不能在老師規(guī)定的時間內(nèi)完成，所以擔(dān)憂這種不好的過程會給后面的大試驗也即課設(shè)帶來很大的負面影響。這次試驗我的設(shè)計題目是-陣列乘法器，通過和同學(xué)的爭辯和老師的溝通，并在老師的指導(dǎo)下，解決了很多的問題，從其中獲得了學(xué)問，使得我對環(huán)境和工具的使用力量得到了進一步的提升，我信任，這將給以后的學(xué)習(xí)和試驗帶來好處，最終圓滿的完成了試驗。此次課程設(shè)計試驗，不僅是對課程學(xué)問的鞏固，對所學(xué)理論學(xué)問的很好應(yīng)

10、用與發(fā)揮，更是對新學(xué)問的學(xué)習(xí)，新穎工具的應(yīng)用的提升和實踐力量的提升，而且對個人自學(xué)力量的也是一個極大考驗，處于信息快速進展更新世代人只有不斷提高自身自學(xué)力量才能很好地接受合理地利用信息化時代所消滅的各色個樣的產(chǎn)品。這次課設(shè)然我領(lǐng)悟到很多課本以外的一些生活處事道理：（1）學(xué)習(xí)是永無止境不斷充實自我提升自身價值就得不斷地接受并吸取新穎事物。（2）合作是前進的最佳途徑，現(xiàn)在所做的只是小的試驗項目步入社會合作精神會比自身力量來得更重要；參考文獻1 秦磊華，王小蘭. 計算機組成原理試驗指導(dǎo)及課程設(shè)計指導(dǎo)書(基于EDA平臺). 武漢：華中科技高校出版社，2010年.2 秦磊華，吳非，莫正坤.計算機組成原理

11、. 北京：清華高校出版社，2011年.3 DAVID A.PATTERSON(美).計算機組成與設(shè)計硬件/軟件接口(原書第3版).北京：機械工業(yè)出版社. 2007年.4 袁春風(fēng)編著. 計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu). 北京：清華高校出版社，2011年.5 張志剛，F(xiàn)PGA 與SOPC 設(shè)計教程-DE2 實踐. 西安：電子科技高校出版社，2007計算機組成原理課程設(shè)計成果評定表1、課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄1232、答辯狀況a）未能完全理解題目，答辯狀況較差 c）理解題目較清楚，問題回答基本正確 b）部分理解題目，答辯狀況較差 d）理解題目透徹，問題回答流利 3、課程設(shè)計報告a）內(nèi)容： 不完整 完整 具體 b）方案設(shè)計： 較 差 合理 格外合理 c）實現(xiàn)： 未實現(xiàn) 部分實現(xiàn) 全部實現(xiàn) d）文檔格式： 不規(guī)范 基本規(guī)范 規(guī)范 考勤成果： ，占總成果比例10%答辯成果： ，占總成果比例30%課程設(shè)計論文成果： ，占總成果比例60%課程設(shè)計總成果： 4、課程設(shè)計評語 指導(dǎo)老