1、精選文檔 課 程 設 計教 學 院計算機學院課程名稱計算機組成原理題 目4位乘法整列設計專 業計算機科學與技術班 級2014級計本非師班姓 名唐健峰同組人員黃亞軍指導老師2016年10月5日1 課程設計概述1.1 課設目的計算機組成原理是計算機專業的核心專業基礎課。課程設計屬于設計型試驗，不僅熬煉同學簡潔計算機系統的設計力量，而且通過進行設計及實現，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問的把握，加深了對學問的理解。在設計中我們發覺問題，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 設計任務設計一個4

2、位的二進制乘法器：輸入信號：4位被乘數A（A1,A2,A3,A4）, 4位乘數B（B1,B2,B3,B4）,輸出信號：8位乘積q(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8).1.3 設計要求依據理論課程所學的至少設計出簡潔計算機系統的總體方案，結合各單元試驗積累和課堂上所學學問，選擇適當芯片，設計簡潔的計算機系統。（1） 制定設計方案：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律學的基本內容能在設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。小組成員要樂觀協作共同達到目的。2 試驗原理與環境2.1 1.試驗原

3、理計算機組成原理，數字規律，maxplus2是現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步進展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領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有限的缺點。用乘數的每一位去乘被乘數，然后將每一位權值直接去乘被乘數得到部分積，并按位列為一行每一行部分積末位與對應的乘數數位對齊，體現對應數位的權值，將各次部分積求和得到最終的對應數位的權值。2.2 2.試驗環境2.2.1 雙擊maxplu2II軟件圖標，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）. 調入元件符號 在圖 1-19 圖形編輯區雙擊鼠標左鍵可打開“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/規律符號。例如你可選擇一個計數器，一個與門等3 總體方案設計總體結構圖圖3 總體結構圖一依據an與b

5、n的乘積，然后相應的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，即為計算結果。如下所示：1100* 0101 11000000110000000111100即為十進制的12*5=601. 設計方案（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Y的每一數位，而各行錯開形成的每一斜列則送入被乘數的每一數位。（2）4×4陣列乘法器可以由肯定數量的4個輸入加法器構成的；（3）4個輸入加法器可以由多個全加1器（74283）構成；具體設計與實現4*4乘法的設計主要包括以下幾個主要的模塊的設計3.1.2 一位全加器的設計與實現 一位全加器的規律

6、圖，如下圖所示：圖5 一位全加器的規律圖 3.1.3 四位及八位求補電路的設計原圖：四位求補電路的規律圖，如下圖所示：圖6 四位求補電路的規律圖八位求補電路的規律圖，如下圖所示：圖7 八位求補電路的規律圖 3.1.4 陣列乘法器的設計:4×4陣列乘法器的規律圖，如下圖所示：圖8 4×4陣列乘法器的規律圖 圖9 陣列乘法器的電路原理圖4 試驗過程與調試試驗仿真圖:圖10 仿真結果 4 位*4位乘法器的仿真結果如圖：圖11 4*4的乘法器仿真圖4.1 主要故障與調試4.1.1 故障1 這次課程設計的精華之一就是設計陣列乘法器剛開頭時由于依據課本上的設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，后在老師的指導下，得以改進了設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，導致文件的命名時經常出錯，而且問題還不宜被發覺，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果由于連線的錯誤導致了好多的錯誤，后來我們直接連接8位的求補器就解決了問題。5 設計總結與心得5.1 課設總結基于對象的存儲是為了克服當前基于塊的存儲存在的諸多難題，在存儲接口和結構層次的重要進展。可以依據應用負載選擇

8、優化的存儲策略。作了如下幾點工作：1） 我們小組負責的是陣列乘法器的設計，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計的核心內容達到了試驗的目的。2） 此次看課程設計我們實現任意給定兩位四位二進制的相乘運算，相乘積的計算結果為8位二進制。將移位復制的被乘數依次對準乘數數位的位置進行排列，然后將各列相加。假如乘數的某一數位為0，將跳過相應的被乘數，下一個復制被乘數的位置是由向乘數的最高位方向移動時有1消滅的位置3） 這次課程設計雖然沒有在規定的時間內完成要求的任務，但是我們小組每一個組員都認真負責的設計，對

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

10、用與發揮，更是對新學問的學習，新穎工具的應用的提升和實踐力量的提升，而且對個人自學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品。這次課設然我領悟到很多課本以外的一些生活處事道理：（1）學習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及課程設計指導書(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).計算機組成與設計硬件/軟件接口(原書第3版).北京：機械工業出版社. 2007年.4 袁春風編著. 計算機組成與系統結構. 北京：清華高校出版社，2011年.5 張志剛，FPGA 與SOPC 設計教程-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計成果評定表1、課程設計答辯或質疑記錄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、課程設計報告a）內容： 不完整 完整 具體 b）方案設計： 較 差 合理 格外合理 c）實現： 未實現 部分實現 全部實現 d）文檔格式： 不規范 基本規范 規范 考勤成果： ，占總成果比例10%答辯成果： ，占總成果比例30%課程設計論文成果： ，占總成果比例60%課程設計總成果： 4、課程設計評語 指導老