基于FPGA的查表式运算器的设计与仿真 .doc

摘 要

随着我国的经济的发展，人们要求计算的方法更好简单和方便，尤其是在计算这个

方面，所以对于运算器的设计是非常的重要的，所以为了更好的设计该设计采用了现场

可编程逻辑器件 FPGA 设计，并基于硬件描述语言 VHDL 在 Altera 公司的 Quartus Ⅱ软

件上实现仿真。系统由计算部分、存储部分、显示部分和输入部分四个部分组成，计算

部分为加法器、减法器、乘法器和除法器，存储部分需要 3 个存储器来实现：内部累加

器（acc）、输入寄存器（reg）以及结果暂存器（ans）。显示部分由四个七段译码管组

Abstract

language to design and Altera's Quartus Ⅱ in software for emulation. This system

is componentted by the calculation section, storage section, display and input

section of the four parts, the computing part include adder, subtractor,

multiplier and divider,Storage part needs three memory to help achieved:

internal accumulator (acc), input register (reg) as well as the results of

registers (ans). Display part is made up three decoder of 7 sections,

respectively to show the number of input. Input part has ten number keys, from

0 – 9, also has addition and subtraction and multiplication and division

arithmetic operator keys, a button and of equal sign and the clear key. Buttons

can be done through external within the four-digit 'add', 'subtract', 'multiple',

1.2 国内外发展现状 ................................................1

1.3 课题的主要技术路线.............................................2

第二章 FPGA 技术及硬件描述语言.........................................3

2.1 FPGA 技术的发展现状及与 CPLD 的比较.............................3

2.2 FPGA 设计方法.................................................5

2.3 利用硬件描述语言（HDL）的硬件电路设计方法 .....................6

2.4 VHDL 语言的特点................................................7

2.5 Quartus Ⅱ概述及其设计流程 ....................................7

第三章 系统总体设计 ..................................................10

3.1 计算器的计算部分 .............................................10

4.3 乘法器的设计与仿真............................................16

4.4 除法器的设计与仿真 ...........................................18

第五章 结束语 ........................................................20

参考文献 .............................................................21

附 录 ................................................................22

在人类学会买卖的时分，计算也随之爆发，而算盘成为计算最适用的工具存在了几

千年。算盘也叫珠算，是中国人民发明的一种计算用具，古代时有“中国的计算机”的称

号。算盘产生在我国汉代的前期，是由古代的“筹算”演化变成的，珠算这个词语，最早

作“档”，档的中间是用一根横木来分隔开来，运算的时候在确定位置后拨动珠字来进行

计算。起初出世的每一种规格的算盘，全部在这个基础上发展起来。算盘的结构铸造十

分简单，不仅便于掌握，而且使用的时候也很便利，它变成了计算和理财不能缺少的其

中一种工具。算盘的传入是从明代开始，它来自朝鲜和日本等一些国家。清代的时候算

盘根据经济和文化的交流被传进东南亚每个国家，在第二次世界大战结束后，美国在日

本引入了一些算盘，看得出来算盘在现代人的生活里拥有非常重要的作用，无论是大商

人或者是小商人都会通过运用小算盘来计算。不过根据人类文明的发展与现代科学技术

的一直进步。算盘慢慢变成越来越不能满足一部分高强度和高难度与高速度的非常复杂

的一种计算。就在这时，一种新型的电子类产品出世了，我们都叫它电子计算器。电子

计算器是一种跨越了一个时代的伟大发明，比其算盘来，它的计算速度要快几百甚至几

算速度，缩短了计算时间，和具有非常强大的运算功能。

（1）国外情况