定点原码两位乘法器的设计(2)

沈阳航空工业学院

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：定点原码两位乘法器的设计

院（系）：计算机学院 专 业：计算机科学与技术 班 级：4401102 学 号：200403011063 姓 名：翟峰 指导教师：李平

完成日期：2006年12月31日

沈阳航空工业学院课程设计报告

目 录

沈阳航空工业学院 ........................................................................................................... I 第1章 总体设计方案 .................................................................................................. 1 1.1 设计原理 .............................................................................................................. 1 1.2 设计思路 .............................................................................................................. 3 1.3 设计环境 .............................................................................................................. 4 第2章 功能模块的设计与实现 .................................................................................. 5 2.1 顶层电路的设计与实现 ...................................................................................... 5 2.1.1创建顶层图形设计文件 .................................................................................. 5 2.1.2器件的选择与引脚锁定 .................................................................................. 5 2.2 基本功能模块的组成及工作原理 ...................................................................... 7 2.2.1被乘数模块的组成及工作原理 ...................................................................... 7 2.2.2乘数模块的组成及工作原理 .......................................................................... 9 2.2.3选择模块的组成及工作原理 ........................................................................ 10 2.2.4移位模块的组成及工作原理 ......................................................................... 11 2.3 仿真调试 ............................................................................................................ 13 第3章 编程下载与硬件测试 .................................................................................... 14 3.1 编程下载 ............................................................................................................ 14 3.2 硬件测试及结果分析 ........................................................................................ 14 参考文献 ........................................................................................................................ 16 附 录（电路原理图） .............................................................................................. 17

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沈阳航空工业学院课程设计报告 第1章 总体设计方案

第1章 总体设计方案

1.1 设计原理

定点原码两位乘与定点原码一位乘一样，符号位的运算和数值部分是分开进行的，但为了提高运算速度，所以采用了原码两位乘，因为原码两位乘是用乘数的末两位的状态来决定新的部分积如何形成，可提高运算速度。 乘数和被乘数都用原码表示。

两位乘数有四种可能的组合，每种组合对应与以下操作： 00——相当与0*X。部分积+0，右移两位； 01——相当与1*X。部分积+X，右移两位； 10——相当与2*X。部分积+2X，右移两位； 11——相当与3*X。部分积+3X，右移两位。

与一位乘法比较，多出了+2X和3X两种情况。把X左移1位即得到2X，在机器内通常采用左斜送一位来实现。可是+3X一般不能一次完成，如分成两次进行，又降低了计算速度。解决问题的办法是：以（4X-X）来代替3X运算，在本次运算中只执行-X，而+4X则归并到下一步执行，此时部分积以右移了两位，上一步欠下的+4X已变成+X，在实际线路中要用一个触发器C来记录是否欠下+4X，若是，则C变为1。因此实际操作用Yi-1 ，Yi ，C三位来控制，运算规则如下所示：

组合值 Yi-1 Yi C 操作 C值变化 0 0 0 0 部分积＋0；右移两位 C=0 1 0 0 1 部分积＋x；右移两位 C=0 1 0 1 0 部分积＋x；右移两位 C=0 2 0 1 1 部分积＋2x；右移两位 C=0 2 1 0 0 部分积＋2x；右移两位 C=0 3 1 0 1 部分积－x；右移两位 C=1 3 1 1 0 部分积－x；右移两位 C=1 4 1 1 1 部分积＋0；右移两位 C=1

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沈阳航空工业学院课程设计报告 第1章 总体设计方案

定点原码两位乘法器实现的功能应如下面例子所示，设计的电路应实现下面 例子给定的功能。

用原码两位乘方法求X*Y，已知X=0.101100，Y=0.111001。

[-x]补=11.010100部分积00.000000 00.101100+ 00.1011002x=01.011000附加位0000011说明组合值为1，部分积+x,c=0右移2位组合值为2，+2x，c=0乘数11100111100100 111000 11101100 111100 1100110000110000.001011+01.011000

01.100011 00.011000、 +

右移2位组合值为3，+[-x]补，c=1右移2位c=1,+x11.01010011.10110011.111011+

00.101100 00.100111 结果的符号位=x0异或y0，即x·y=0.100111001100

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沈阳航空工业学院课程设计报告 第1章 总体设计方案

实现定点原码两位乘法的逻辑电路框图如1.1所示.

移位电路 最低两位移出 ALU 加法器 乘数 部分积 选择器 0 X 2X -X 被乘数 控 制 电 路

图1.1 定点原码两位乘法器逻辑电路框图

1.2 设计思路

我所设计的定点原码两位乘法器是用一个乘数模块，一个被乘数模块和部分积模块以及移位电路和选择器构成。

定点原码两位乘法器顶层的乘法器采用原理图设计输入方式，原码两位乘的

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