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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:阵列除法器的设计
院(系):*************
专 业:*************
班 级:*************
学 号:*************
姓 名:*************
指导教师:*************
完成日期:*************
*************课程设计报告
目 录
第1章 总体设计方案......................................................................................................1
1.1 设计原理 1
1.2 设计思路 2
1.3 设计环境 3
第2章 详细设计方案......................................................................................................6
2.1 顶层方案图的设计与实现 6
2.1.1创建顶层图形设计文件...................................................................................6
2.1.2器件的选择与引脚锁定...................................................................................7
2.1.3编译、综合、适配...........................................................................................8
2.2 功能模块的设计与实现 8
2.3 仿真调试 10
第3章 编程下载与硬件测试........................................................................................12
3.1 编程下载 12
3.2 硬件测试及结果分析 12
参考文献........................................................................................................................14
附录(电路原理图)....................................................................................................15
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*************课程设计报告
第1章 总体设计方案
1.1 设计原理
阵列除法器的功能是利用一个可控加法/减法(CAS)单元所组成的流水阵列来
实现的。它有四个输出端和四个输入端。当输入线P=0时,CAS作加法运算;当
P=1时,CAS作减法运算。可控加法/减法(CAS)单元的逻辑电路图如图1.1所示。
图1.1 可控加法/减法(CAS)单元的逻辑图
CAS单元的输入与输出关系可用如下一组逻辑方程来表示:
S
i
=A
i
⊕ (B
i
⊕ P) ⨁ C
C
i
+
1
=(A
i
+C
i
) ∙ (B
i
⊕ P)+A
i
C
i
当P=0时,就得到我们熟悉的一位全加器(FA)的公式:
S
i
=A
i
⊕ B
i
⊕ C
i
C
i
+
1
=A
i
B
i
+B
i
C
i
+A
i
C
i
当P=1时,则得求差公式:
S
i
=A
i
⨁ B
i
'⨁ C
i
C
i
+
1
=A
i
B
i
'+B
i
'C
i
+A
i
C
i
其中B
i
'=B
i
⨁ 1。
在减法情况下,输入C
i
称为借位输入,而C
i
+
1
称为借位输出。
不恢复余数的除法也称加减交替法。在不恢复余数的除法阵列中,每一行所执
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*************课程设计报告
行的操作究竟是加法还是减法,取决于前一行输出的符号与被除数的符号是否一致
当出现不够减时,部分余数相对于被除数来说要改变符号。这时应该产生一个商位
“0”,除数首先沿对角线右移,然后加到下一行的部分余数上。当部分余数不改变
它的符号时,即产生商位“1”,下一行的操作应该是减法。
本实验就采用加减交替的方法设计阵列除法器。图1.2所示的就是4位除4位不
恢复余数阵列除法器的逻辑原理图。
图1.2 4位除4位阵列除法器
1.2 设计思路
不恢复余数阵列除法器是用一个可控加法/减法(CAS)单元所组成的流水阵列来
实现的。
由图1.2可知,被除数x=0.x
6
x
5
x
4
x
3
x
2
x
1
,它是由顶部一行和最右边的对角线上的
垂直输入线来提供的。
除数y=0.y
3
y
2
y
1
,它沿对角线方向进入这个阵列。这是因为,在除法中将所需
要的部分余数保持固定,而将除数沿对角线右移。
商q=0.q
3
q
2
q
1
,它在阵列的左边产生。
余数r=0.00r
6
r
5
r
4
r
3
,它在阵列的最下一行产生。
最上面一行所执行的初始操作一定是减法。因此最上面一行的控制性P固定置
成“1”。减法是用2的补码运算来实现的,这时右端各CAS单元上的反馈线用作初始
的进位输入,即最低位加“1”。每一行最左边的单元的进位输出决定着商的数值。
q
4=
0
0 0
y
3
y
2
y
1
x
6
x
5
x
4
CAS CAS CAS CAS
CAS CAS CAS CAS
CAS CAS CAS CAS
CAS CAS CAS CAS
x
3
x
2
x
1
r
3
r
4
r
5
r
6
1
q
3
q
2
q
1
-2-