定点原码一位乘法器讲课教案
定点源码一位乘法器的设计内容结论
定点源码一位乘法器的设计内容结论篇一：设计一个定点源码一位乘法器可以帮助我们更好地理解计算机内部如何进行乘法运算。
本文将介绍一个定点源码一位乘法器的设计方案,包括其基本结构和实现方式,结论是这种乘法器在计算机内部可以实现,并且具有高效的性能。
首先来看乘法器的基本原理。
乘法是将两个数相乘得到的结果存储在两个数的对应位上,然后根据乘积的二进制表示将结果进行位运算得到最终的答案。
对于一位乘法器,其基本操作如下:1. 读取两个数,并将它们存储在一个临时变量中。
2. 对两个数进行位运算,将乘积的对应位设置为1,其他位设置为0。
3. 将结果存储回原来的两倍位置。
下面我们来具体实现一个一位乘法器。
首先,我们需要选择一种编程语言来实现乘法器。
由于一位乘法器只涉及两个数的不同位,因此选择C语言作为实现语言。
接下来,我们需要设计一个乘法器的数据结构。
对于一位乘法器,我们只需要将乘积的二进制表示存储在一个数组中,而不需要存储中间结果。
因此,我们可以使用一个二进制数组来实现一位乘法器。
接下来,我们来实现乘法器的代码。
首先,我们初始化两个数组,一个用于存储乘积的二进制表示,另一个用于存储中间结果。
然后,我们使用位运算来实现乘法操作。
具体地,我们按照以下步骤进行操作:1. 读取两个数。
2. 对两个数进行位运算。
3. 将乘积的对应位设置为1,其他位设置为0。
4. 将结果存储回原来的两倍位置。
下面是完整的代码实现:```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAX_INT 32767// 乘法器数据结构typedef struct {int value;int bit[2];} 乘积;// 初始化乘积void init_积(乘积*积) {积->value = 0;for (int i = 0; i < 2; i++) {积->bit[i] = 0;}}// 读取两个数int read_nums(乘积*积, int num1, int num2) { 乘积 temp;init_积(&temp);int carry = 0;for (int i = 0; i < 8; i++) {int bit = (num2 >> i) & 1;temp.bit[i] = bit;if (bit) {carry++;}}temp.value = carry ? (temp.value + num1) : num1;return temp.value;}// 位运算void bit_Ops(乘积*积, int num1, int num2, int bit) { if (bit) {积->bit[2 * bit - 1] = num2 & 1;}}// 打印结果void print_result(乘积*积, int num1, int num2) {for (int i = 0; i < 2; i++) {printf("%d ",积->bit[i]);}printf("");}int main() {乘积积1,积2;int num1, num2;printf("请输入两个整数:");scanf("%d%d", &num1, &num2);printf("请输入第一个整数:");scanf("%d", &积1.value);printf("请输入第二个整数:");scanf("%d", &积2.value);printf("请输入第一个整数的位数: ");scanf("%d", &积1.bit[0]);printf("请输入第二个整数的位数: ");scanf("%d", &积2.bit[0]);printf("计算结果为:");printf("%d", read_nums(积1, num1, num2));printf("计算结果的位数:");printf("%d ",积1.bit[2 *积1.bit[0] - 1]);printf(" ");printf("计算结果的进位:");printf("%d ",积2.bit[2 *积2.bit[0] - 1]);printf(" ");return 0;}```根据上面的代码,我们可以得到一位乘法器的基本结构。
用硬件描述语言设计浮点乘法器(原码一位乘法) 课程设计
计算机科学与工程学院课程设计报告题目全称：用硬件描述语言设计浮点乘法器（原码一位乘法）课程名称：计算机组成原理指导老师：职称：（注：学生姓名填写按学生对该课程设计的贡献及工作量由高到底排列，分数按排名依次递减。
序号排位为“1”的学生成绩最高，排位为“10”的学生成绩最低。
）指导老师评语：指导签字：摘要硬件乘法器，其基础就是加法器结构，它已经是现代计算机中必不可少的一部分。
其大致可分为定点乘法器和浮点乘法器。
其中浮点数的格式较定点数格式复杂，硬件实现的成本较高，完成一次浮点四则运算的时间也比定点运算要长。
但浮点数比定点数的表示范围更宽，有效精度更高，因此更适合科学与工程计算的需要。
但要求计算精度较高时，往往采用浮点运算。
浮点乘法器设计（原码一位乘法）模型就是基于“移位和相加”的算法，设浮点数A=2^AE·AM,B=2^BE·BM,则A×B=2^(AE+BE)·(AM×BM)，即阶码相加，尾数相乘。
其运算步骤可以简单的归为（1）检测能否简化操作，并置结果数符（2）阶码相加（3）尾数相乘（4）乘积规格化等。
本论文第一章讲述了该课程设计的研究背景及意义及其理论依据和实验基础、课题的难点、重点、核心问题及方向。
第二章重点讲述了原码一位乘法实现浮点乘法器设计的原理、操作流程及课程设计实验数据和结果关键词：浮点乘法器、原码一位乘法、阶码、尾数目录第1章课题背景 (3)1.1研究背景 (3)1.1.1国内外的研究现状 (3)1.1.2理论依据和实验基础 (4)1.2课题的难点、重点、核心问题及方向 (4)1.3研究目的和意义 (5)第2章课题的需求分析 (6)2.1 课题对应软硬件系统的性能 (6)2.2业务流程 (6)2.3其他需求 (7)第3章课题的设计与实现 (8)3.1课程设计的理论基础 (8)3.2开发工具简介 (8)3.2.1硬件部分 (8)3.2.2软件部分 (8)3.3课程设计的框架和流程图 (8)3.4课程设计的实现 (10)3.4.1创建工程 (10)3.4.2设计输入 (10)3.4.3约束（引脚绑定） (12)3.4.4综合 (12)3.4.5实现 (12)3.4.6 下载 (14)3. 4.7开始测试 (14)3.5结论 (16)第4章结束语 (17)第1章课题背景1.1研究背景1.1.1国内外的研究现状今日由于科技的突飞猛进，使得在一个小小的晶片上，能够容纳上百万的电晶体。
原码一位乘法器
实验一、原码一位乘法器一、引言在计算机组成原理知识教学过程中，关于二进制乘法运算是一个较难理解的环节，其中又以“定点原码一位乘法算法”是最基础的，针对这一算法设计实验方案，为学员提供实践环境，对深入理解这一问题、以及进一步的学习其他乘法乃至除法算法都十分重要。
二、定点原码一位乘法算法两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数绝对值之积。
例如：[X]原=X0X1X2…Xn，X0为符号[Y]原=Y0Y1Y2…Yn，Y0为符号则[X·Y]原=（X0⊕Y0）|（X1X2…Xn）·（Y1Y2…Yn），符号“|”表示把符号和数值邻接起来。
在计算时，符号位和数值位分别进行计算。
对于数值位，逐次按乘数每一位（从低位到高位）上的值是1还是0，决定一个相加数或者是被乘数或者是0，并向左偏移一位去加上次计算得到的和（它又被称为部分积，其初值为0），如此进行乘数位数次，最终得到乘积。
在此需要注意的是：“相加数向左偏移一位后求和”和“上次计算得到的和向右偏移一位后求和”两种求和的方法是等效的，设计乘法器时采用后一种方法，其目的是寻求部份积与乘数移位方向的一致性。
例如X的值为1101，Y的数值为1011，求X·Y数值的过程如下：三、定点原码一位乘法器的逻辑结构根据以上算法，设计定点原码一位乘法器的逻辑结构如下图所示：其中n位寄存器S1n称为部分积寄存器，初值为0，计算结束时寄存乘积高位；一位寄存器S0用以寄存乘积符号；n+1位寄存器Y0n称为被乘数寄存器；n位寄存器X1n称为乘数寄存器，初值为乘数，计算结束时寄存乘积低位；一位寄存器X0用以寄存乘数符号。
控制信号Scr用于S1n清零，低电平有效；Scp用于S1n的触发，上升沿有效；S0cp用于S 0的触发，上升沿有效，X0cp用于X0的触发，上升沿有效，并且乘法器运行时，要求先产生X 0cp，然后再产生S0cp，所以这两个信号正好应用一个正脉冲的两个边沿；Xcp用于X1n的触发，上升沿有效；Ycp用于Y0n的触发，上升沿有效；Isc用于控制X1n是选择开关组值作输入还是选择移位的部分积作输入。
定点原码一位乘法器的设计 (3)
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：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：4401102学号：200403011034姓名：蔡丽娇指导教师：刘泽显完成日期：2006年12月31日沈阳航空工业学院课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1 设计原理 (1)1.2 设计思路 (1)1.3 设计环境 (2)第二章详细设计方案 (3)2.1顶层方案图的设计与实现 (3)2.1.1创建顶层图形设计文件 (3)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (3)2.2 功能模块的设计与实现 (5)2.2.1 8位移位电路 (5)2.2.2 部分积寄存器 (7)2.2.3 乘数寄存器 (7)2.2.4 二路选择器 (8)2.2.5 计数器 (9)2.2.6 结果输出器 (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 (15)附录（电路原理图） (16)第1章总体设计方案1.1 设计原理定点原码一位乘法器的设计主要是基于原码一位乘法的计算过成。
设计内容主要是实现输入被乘数和乘数经电路得出结果。
设计思想是：以乘数的最低位作为乘法判断位，若判断位为1，则在前次部分积（初始部分积为0）上加上被乘数，然后连同乘数一起右移一位；若判断位为0，则在前次部分积上加0，然后连同乘数一起右移一位。
重复此判断过程，直到运算n次为止(n为乘数数值部分的长度)。
1.2 设计思路原码一位乘法器主要包括ALU﹑部分积寄存器﹑乘数移位寄存器﹑被乘数寄存器和移位电路五大部分。
这五大部分就作为底层设计，其中乘数移位寄存器需要保留移出的最低位，它的最高位要接收部分积移出的最低位这两部分采用V erilog语言进行设计，顶层的乘法器采用原理图设计输入方式。
原码一位乘的数值运算中不需要考虑符号位的情况，符号位于数值位分开处理。
基于8位模型机的定点原码一位乘法的实现
8位模型机是一种通用的电子计算机，可以实现各种算法运算。
本文将重点介绍如何在8位模型机上实现定点原码一位乘法运算，以及具体的实现方法。
一、定点原码一位乘法运算介绍
定点原码一位乘法是指两个数在二进制表示下的乘法运算中，将其中一个数按照原码形式进行运算，即将数值和符号表示在不同的位上。
该运算可以用于处理正数、负数的乘法运算。
二、实现方法
在8位模型机中实现定点原码一位乘法，可以采用硬件电路或软件算法两种方法。
硬件电路方法需要设计乘法器，用于实现两个8位二进制数的乘法。
具体来说，乘法器需要先将其中一个数（被乘数）的符号位进行扩展，然后把两个数乘起来，最后将符号位重新还原。
这种方法的优点是速度快，但是实现难度较大。
软件算法方法可以采用循环累加法，即对于被乘数和乘数的每一位，分别进行乘法运算，然后将得到的乘积加起来，最终得到结果。
这种方法的优点是实现简单，但是速度相对较慢。
三、具体实现过程
本文以软件算法方法为例，介绍如何在8位模型机上实现定点原码一位乘法。
1. 首先定义两个8位二进制数作为被乘数和乘数。
2. 对于被乘数和乘数的每一位，进行乘法运算。
3. 将得到的乘积加起来，得到最终结果。
4. 对于结果的符号位进行处理。
5. 输出结果。
四、总结
本文介绍了在8位模型机上如何实现定点原码一位乘法运算，其中包括硬件电路和软件算法两种方法。
对于软件算法，采用循环累加法可以简单实现。
在实际应用中，可以根据不同的需求选择不同的实现方式。
该算法可以用于处理正数、负数的乘法运算，为计算机科学的发展提供了基础。
原码一位乘法课程设计
原码一位乘法课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握原码一位乘法的概念和原理，理解其在计算机运算中的重要性。
2. 使学生能够运用原码一位乘法算法进行二进制数的乘法运算，并正确表示结果。
3. 帮助学生理解原码乘法与补码乘法的区别与联系，提高学生对计算机中数值表示方法的认识。
技能目标：1. 培养学生运用原码一位乘法进行二进制乘法运算的能力，提高学生的计算速度和准确性。
2. 培养学生分析原码一位乘法运算过程中可能出现的问题，并能提出相应的解决方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机运算原理的兴趣，激发学生主动探索计算机科学知识的欲望。
2. 培养学生团队合作意识，使学生学会在合作中解决问题，共同提高。
3. 培养学生严谨的学术态度，使学生认识到计算机运算中的精确性和逻辑性。
课程性质：本课程属于计算机科学领域，涉及二进制运算和数值表示方法，具有理论性和实践性。
学生特点：学生已具备一定的二进制基础知识，具有一定的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以实例讲解和动手练习为主，提高学生对原码一位乘法的理解和运用能力。
在教学过程中，关注学生个体差异，给予个性化指导，确保学生能够达到预定的学习目标。
通过课程学习，使学生能够将原码一位乘法应用于实际计算问题，提高学生的计算思维和问题解决能力。
二、教学内容1. 引入原码一位乘法概念，回顾二进制数的表示方法及其运算规则。
2. 讲解原码一位乘法的运算原理，以实例展示原码乘法运算过程。
3. 分析原码一位乘法与补码乘法的区别和联系，探讨各自在计算机运算中的应用场景。
4. 制定原码一位乘法运算步骤，引导学生通过练习掌握运算方法。
- 确定乘数和被乘数的原码表示；- 进行二进制乘法运算；- 判断符号位，确定结果符号；- 转换结果为原码表示。
5. 设计实例和练习题，涵盖不同类型的原码一位乘法运算，提高学生的实际操作能力。
6. 教学内容进度安排：- 第一节课：引入概念，讲解原码一位乘法原理，分析运算规则；- 第二节课：对比原码与补码乘法，通过实例讲解和练习加深理解；- 第三节课：总结原码一位乘法的运算步骤，进行实际操作练习；- 第四节课：巩固所学知识，解决实际问题，拓展学生思维。
定点补码一位乘法器的设计
沈阳航空航天大学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：定点补码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：84010101学号：2008040101002姓名：边爽指导教师：曹一鹏完成日期：2011年1月14日沈阳航空航天大学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 (4)第2章详细设计方案 (5)2.1顶层方案图的设计与实现 (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 (6)2.1.3编译、综合、适配 (7)2.2功能模块的设计与实现 (7)2.2.1 取补模块的设计与实现 (7)2.2.2选择器模块的设计与实现 (9)2.2.3 乘数补码移位寄存器模块的设计与实现 (12)2.2.4 部分积移位寄存器模块的设计与实现 (14)2.2.5加法器模块的设计与实现 (16)2.3仿真调试 (16)第3章编程下载与硬件测试 (19)3.1编程下载 (19)3.2硬件测试及结果分析 (19)参考文献 (22)附录（电路原理图） (23)第1章 总体设计方案1.1 设计原理由于机器都采用补码做加减运算，所以设计补码乘法器能避免码制转换，提高机器效率。
在计算两个补码相乘时，可以通过Booth 算法来实现定点补码一位乘的功能。
布斯(Booth)算法采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积，Booth 算法对乘数从低位开始判断，根据后两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅进行移位操作。
补码一位乘法的运算规则：(1) 被乘数一般取双符号位参加运算。
(2) 乘数可取单符号位以决定最后一步是否需要校正，即是否加补][X -。
(3) 乘数末位增设附加位1+n y ，且初值为0。
部分积补][0Z 初始值为0。
(4) 被乘数[x]补乘以对应的相邻两位乘数（n n y y -+1）之差值，再与前部分积累加，然后右移一位（乘2-1），形成该步的部分积累加和。
计算机组成原理第2章4-定点原码一位乘法运算
从例中可知：（1）两个n位数参加乘法运算要做n次加法和移位操作。 （2）用循环累加和移位操作实现乘法运算。
信 息 科 学 与 工 程 学 院9
第二章 运算方法和运算器
原码一位乘法逻辑结构原理图
部分积Z R0
加数器
LDR0 ∑/2Z
Yn
乘数Y R1
Yn Yn
LDR1 Y/2Y
Zs
计数器i T1 , T2, … +1
信 息 科 学 与 工 程 学 院5
第二章 运算方法和运算器
原码一位乘法(4/7)
令Zi表示第i次部分积，则上式可写成如下递推公式:
z0=0
z1=2-1(ynx+z0)
z2=2-1(yn-1x+z1) i+1
iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
：
zi=2-1(yn-i+1x+zi-1) ：
zn=x•y=2-1(y1x+zn-1)
显然，欲求x·y，则需设置一个保存部分积的累加器。乘法开始时，令部分积 的初值z0＝0，然后求ynx加上z0，右移1位得第1个部分积z1。又将yn-1加上z1， 再右移1位得第2个部分积z2.依此类推，直到求得y1x加上zn-1并右移1位得最 后部分积zn，即得乘积x·y=zn。显然，两个n位数相乘，需重复进行n次“加” 及"右移”操作，才能得到最后乘积。这就是实现原码一位乘法的规则．
Ti
R
Cx
S
Q 乘法启动
被乘数X
R2
Xs Ys
信 息 科 学 与 工 程 学 1院0
第二章 运算方法和运算器
原码一位乘法（6/7)
工作原理 （I） 乘法开始时，“启动”信号使控制触发器Cx置“1”，于是开启时序脉冲T。 （II） 当乘数寄存器R1最末位为“1”时，部分积Zi和被乘数X在加法器中相加，其 结果输出至R0的输入端。 （III）一旦打入控制脉冲T到来，控制信号LDR0使部分积右移一位，与此同时，R1 也在控制信号LDR1作用下右移一位，且计数器i计数一次。 （IV）当计数器i=n时，计数器的溢出信号使触发器Cx置“0”，关闭时序脉冲T， 乘法宣告结束。 若将R0和R1连接起来，乘法结束时乘积的高n位部分在R0，低n位部分在R1，R1中 原来的乘数Y由于移位而全部丢失。所得乘积为2n＋1位（其中包括1位符号位）.
4讲 定点数乘法
附加位
说明
0 初始,乘数最后补0
(Pi–2X)2–2; +2[– X]补
1 右移两位 (Pi–X)2–2；+[–X]补
1
右移两位
(Pi–X)2–2 ；+[–X]补
0 右移1位
第4讲
19
第3章—1 定点数乘法运算
四.定点补码2位乘法
解2：[X]补= 1.0011 ，[Y]补= 11.0101（双符号数） [X]补= 111.0011， 2[X]补= 110.0110 [–X]补=000.1101，2[–X]补=001.1010
组合 +0 +[X]补 +[X]补 +2[X]补 +2[-X]补 +[-X]补 +[-X]补 +0
第4讲
18
第3章—1 定点数乘法运算
四.定点补码2位乘法
已知： X= –0.1101 Y= –0.1011，用补码2位乘法求[X•Y]补
方法1 ： [X]补= 1.0011，[Y]补= 1.0101，[X]补= 111.0011， 2[X]补=110.0110，[–X]补=000.1101，2[–X]补=001.1010
X正负任意，Y为负数： [X· Y]补=[X]补· (0.Y1Y2…Yn)+[-X]补
采用双符号位，数据和符号位都参与运算；取乘数Y 的数值位放入乘数寄存器运算。
第4讲
11
第3章—1 定点数乘法运算
二. 定点补码1位乘法
已知：X=+0.1101，Y=-0.1011，用补码1位乘的方法求：Z=X*Y。
+[X]补
00 1000
0010
右移1位
+ 00 0000
16位定点数原码一位乘法器的设计与实现课程设计报告
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序号排位为“1”的学生成绩最高，排位为“10”的学生成绩最低。
）指导老师评语：签字：摘要Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。
本实验用Verilog HDL语言设计了全加器实现的组合乘法器,通过功能仿真,验证了结果。
关键词：乘法器，Verilog，组合逻辑，全加器ABSTRACT Text….Keywords:目录（自动插入目录）第一章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 主要内容与章节安排 (1)1.4 本章小结 (1)第二章课程设计的需求分析 (3)2.1 环境需求 (3)2.2 功能需求 (3)2.3 性能需求 (3)2.3 本章小结 (3)第三章 ****的设计 (5)3.1 总体设计 (5)3.2 功能模块设计 (5)3.3 本章小结 (5)第四章 ****的实现 (7)4.1 开发环境介绍 (7)4.2 主要功能模块的实现 (7)4.3 本章小结 (7)第五章测试及成果展示 (9)5.1 测试环境 (9)5.2 测试用例和结果 (9)5.3 成果展示 (9)5.4 本章小结 (9)第六章总结与展望 (11)参考文献 (12)第一章绪论1.1 选题背景及意义随着计算机科学技术的发展，人们获得信息的途径更加多样，获取信息的速度更加快捷。
硬件的发展允许程序员编出很多精彩的使用软件，也使得计算机更加普及。
中央处理器CPU的好坏是影响和制约计算机速度和性能的关键因素。
而加法器是组成CPU的的重要部件，一般运算速度的快慢就取决与每秒执行加法的次数，加法器是算术逻辑单元中的基本逻辑器件。
组成原理课程设计定点原码一位乘
沈阳航空航天大学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：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：84010103学号：2008040101061姓名：李雪城指导教师：周大海完成日期：2011年01月14日沈阳航空航天大学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 (1)1.3设计环境 (1)第2章详细设计方案 (3)2.1总体方案的设计与实现 (3)2.1.1总体方案的逻辑图 (4)2.1.2算法流程图 (5)2.2功能模块的设计与实现 (6)2.2.1 数据输入模块的设计与实现 (6)2.2.2 乘数末位判断模块的设计与实现 (6)2.2.3 移位模块的设计与实现 (7)2.2.4 乘积结果显示的设计与实现 (8)第3章程序调试与结果测试 (9)3.1程序调试 (9)3.2结果测试 (9)参考文献 (11)附录 (12)第1章总体设计方案1.1 设计原理原码一位乘，即两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数绝对值之积。
在计算时，用乘数寄存器的最低位来控制部分积是否与被乘数相加，然后右移部分积和乘数，同时乘数寄存器接收部分积右移出来的一位，完成运算后，部分积寄存器保存乘积的高位部分，乘数寄存器中保存乘积的低位部分。
1.2 设计思路被乘数与乘数都是4位，所以相乘的结果是8位。
每个寄存器的范围是8位，所以乘积的结果用一个寄存器来存储表示。
实验开始时将实验数据从实验箱的开关输入到R0、R1、R2三个寄存器中，部分积存放在R0，4位被乘数放在R1,4位乘数放在R2。
运算过程采用原码一位乘。
在计算时，首先判断乘数末位上的值是1还是0，决定部分积是否与被乘数相加，然后判断部分积的末位，因为右移时部分积的末位会溢出，乘数右移时要接收由部分积溢出来的数，所以根据判断来决定乘数右移后的高位是1还是0。
定点小数原码课程设计mfc
定点小数原码课程设计mfc一、教学目标本课程的学习目标包括：知识目标：学生能够理解定点小数原码的定义、表示方法和转换规则，掌握定点小数原码的运算方法和应用场景。
技能目标：学生能够运用定点小数原码进行简单的数值计算和逻辑判断，能够利用编程语言实现定点小数原码的相关算法。
情感态度价值观目标：学生能够认识到定点小数原码在计算机科学和工程领域的重要性，培养对计算机科学的兴趣和热情。
二、教学内容教学内容主要包括以下几个部分：1.定点小数的定义和表示方法：介绍定点小数的概念，解释定点小数的表示方法和位值系统。
2.定点小数原码的转换规则：讲解定点小数原码的转换方法，包括正数的原码转换和负数的原码转换。
3.定点小数原码的运算方法：介绍定点小数原码的加法、减法、乘法和除法运算方法，并通过实例进行讲解。
4.定点小数原码的应用场景：探讨定点小数原码在计算机图形学、信号处理等领域的应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法：1.讲授法：通过讲解定点小数原码的基本概念和运算方法，引导学生理解相关知识点。
2.案例分析法：通过分析实际应用场景，让学生了解定点小数原码在实际工程中的应用和重要性。
3.编程实践：让学生通过编程语言实现定点小数原码的运算算法，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选择一本与定点小数原码相关的教材，作为学生学习的参考。
2.多媒体资料：制作PPT和教学视频，以直观的方式展示定点小数原码的相关概念和运算方法。
3.实验设备：准备计算机和相关的实验设备，让学生能够进行编程实践和实验操作。
五、教学评估为了全面反映学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答和小组讨论的表现来评估学生的学习情况。
2.作业：布置相关的编程练习和思考题，评估学生对定点小数原码的理解和应用能力。
3.考试：设计考试题目，包括选择题、填空题和计算题，以评估学生对定点小数原码的掌握程度。
计算机组成原理课设_定点补码一位乘法器的设计
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：定点补码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：*****学号：*****姓名：*****指导教师：*****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第1章总体设计方案 (2)1.1补码乘法器设计原理 (2)1.2设计思路 (4)1.3设计环境 (5)第2章详细设计方案 (5)2.1补码乘法器电路图的设计与实现 (6)2.1.1 补码乘法器设计 (6)2.1.2 器件的选择与引脚锁定 (8)2.1.3 编译、综合、适配 (8)2.2功能模块的设计与实现 (9)2.2.1 两输入三选一选择器模块的设计与实现 (9)2.2.2 半加器模块的设计与实现 ........................................... 错误！未定义书签。
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)第1章总体设计方案1.1 补码乘法器设计原理原码乘法的主要问题是符号位不能参加运算，单独用一个异或门产生乘积的符号位，故自然提出能否让符号数字化后也参加乘法运算，补码乘法就可以实现符号位直接参加运算。
布斯(Booth)算法，它采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积，Booth算法对乘数从低位开始判断，根据两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅移位操作。
Booth算法操作表示判断的两个数据位为当前位及其右边的位(初始时需要增加一个辅助位0)，移位操作是向右移动。
判断被乘数中的最低位以及右边的位(辅助位0),如果为00，则只进行移位操作；之后在判断移位之后的最后两位，如果为01，则进行加法操作并进行移位操作；如果最后两位为10，则进行减法操作并移位，这个减法操作相当于减去2x的值；判断最后的差值，如为1，则部分积加[X]补；如为0，则不分积加0；如为-1，则部分积加[-X]补，最后一次不移位。
定点补码一位乘法器的设计
沈阳航空航天大学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：定点补码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：01002姓名：边爽指导教师：曹一鹏完成日期：2011年1月14日目录第1章总体设计方案................................................................ 错误！未定义书签。
1.1设计原理 .............................................................................. 错误！未定义书签。
1.2设计思路 .............................................................................. 错误！未定义书签。
1.3设计环境 ............................................................................ 错误！未定义书签。
第2章详细设计方案................................................................ 错误！未定义书签。
2.1顶层方案图的设计与实现 ................................................ 错误！未定义书签。
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定点原码一位乘法器讲课教案
定点原码一位乘法器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：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计环境 (2)第2章详细设计方案 (4)2.1顶层方案图的设计与实现 (4)2.1.1创建顶层图形设计文件 (4)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.2第二层模块的设计与实现 (7)2.3功能模块的设计与实现 (7)2.3.1移位模块的设计与实现 (7)2.3.2 乘数移位模块的设计与实现 (10)2.3.3选择模块的设计与实现 (12)2.3.4 控制模块的设计与实现 (13)2.3.5 其他模块的设计与实现 (15)2.4仿真调试 (16)第3章编程下载与硬件测试 (19)3.1编程下载 (19)3.2硬件测试及结果分析 (19)参考文献 (20)附录（电路原理图） (21)第1章总体设计方案1.1 设计原理原码一位乘，两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数绝对值之积。
例：X=0.1100，Y=0.1110，计算乘积X*Y。
0.1100* 0.111000001100110011000.10101000在计算时，逐次按乘数每1位上的值是1还是0，决定相加数取被乘数的值还是取零值，而且相加数逐次向左偏移1位，最后一起求积。
由于在计算机内多个数据一般不能同时相加，一次加法操作只能求出两数之和，因此每求得一个相加数，就与上次部分积相加每次计算时，相加数逐次向左偏移一位，由于最后的乘积位数是乘数（被乘数）的两倍，因此加法器也需增到两倍。
部分积右移时，乘数寄存器同时右移一位，所以用乘数寄存器的最低位来控制相加数取被乘数或零，同时乘数寄存器接收部分积右移出来的一位，完成运算后，部分积寄存器保存乘积的高位部分，乘数寄存器中保存乘积的低位部分。
最新第四讲 定点运算(乘法)精品课件
右移一位 = 0.1{A +0.1[ 0 • A+0.1(A + 0.1A)]}
= 2-1{A +2-1[ 0 • A+2-1(A + 2-1(A+0))]}
第一步 被乘数A + 0
①
第二步 右移(yòu yí) 一 位，得新的部 分积
第三步 部分积 + 被乘数
② ③
…
第八步 右移(yòu yí) 一 位，得结
最后 加[–x]补，校正
第十八页，共41页。
Booth乘法公式(gōngshì)
证明
1）、当被乘数x符号任意，乘数y符号为正时(zhènɡ
shí)：
根据[[yx补]]补补码=定= 0x义0.y：.x1y1x22LLyxnn==y2 + x = 2n+1 + x
(mod2)
∴ [x]补 [y]补 = 2n+1 y + x y = 2(y1y2 yn ) + x y
= [ x]补[ y0 + ( y1 y121) + ( y2 21 y2 22 ) + + ( yn 2(n1) yn 2n )]
= [ x]补[( y1 y0 ) + ( y2 y1)21 + + ( yn yn1)2(n1) + (0 yn )2n ]
= [ x]补[( y1 y0 ) + ( y2 y1)21 + + ( yn+1 yn )2n ]
(fú∵hào[[)yxy为]]补=补负[==y时]1x补：.0y.x12y1x=22L1L.yy1xnyn2=L2y+n
y
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定点原码一位乘法器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：定点原码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计环境 (2)第2章详细设计方案 (4)2.1顶层方案图的设计与实现 (4)2.1.1创建顶层图形设计文件 (4)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.2第二层模块的设计与实现 (7)2.3功能模块的设计与实现 (7)2.3.1移位模块的设计与实现 (7)2.3.2 乘数移位模块的设计与实现 (10)2.3.3选择模块的设计与实现 (12)2.3.4 控制模块的设计与实现 (13)2.3.5 其他模块的设计与实现 (15)2.4仿真调试 (16)第3章编程下载与硬件测试 (19)3.1编程下载 (19)3.2硬件测试及结果分析 (19)参考文献 (20)附录（电路原理图） (21)第1章总体设计方案1.1 设计原理原码一位乘，两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数绝对值之积。
例：X=0.1100，Y=0.1110，计算乘积X*Y。
0.1100* 0.111000001100110011000.10101000在计算时，逐次按乘数每1位上的值是1还是0，决定相加数取被乘数的值还是取零值，而且相加数逐次向左偏移1位，最后一起求积。
由于在计算机内多个数据一般不能同时相加，一次加法操作只能求出两数之和，因此每求得一个相加数，就与上次部分积相加每次计算时，相加数逐次向左偏移一位，由于最后的乘积位数是乘数（被乘数）的两倍，因此加法器也需增到两倍。
部分积右移时，乘数寄存器同时右移一位，所以用乘数寄存器的最低位来控制相加数取被乘数或零，同时乘数寄存器接收部分积右移出来的一位，完成运算后，部分积寄存器保存乘积的高位部分，乘数寄存器中保存乘积的低位部分。
根据人工算法可以知道，原码一位乘法的整体设计应包括乘数寄存器，被乘数寄存器，移位电路，控制器，部分积五大模块，包含一个输入、输出、控制器模块，并作为顶层设计，以上五大模块作为底层设计，采用硬件器件设计实现。
因此，可以得出以下原理框图设计如图1.1所示：图1.1 原码一位乘的逻辑电路框图如上逻辑框图1.1中所示，其中B为被乘数寄存器，用来存放被乘数，C为乘数寄存器，用来存放乘数并且移位，A为部分积寄存器，存放每次相加并移位后的数据，ALU加法器实现加法操作，移位电路用来对相加后的数据作移位处理，计数器控制移位次数和输出结果。
1.2 设计环境·硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机；·EDA环境：Foundation f3.1设计软件。
该设计由设计入口工具,设计实现工具,验证工具三大部分组成.入口工具包括原理图设计,有限状态编辑器,硬件描述语言编辑器等。
第2章详细设计方案2.1 顶层方案图的设计与实现顶层方案图实现原码一位乘的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完成，电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。
在完成原理图的功能设计后，把输入/输出信号安排到XCV200指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定。
2.1.1创建顶层图形设计文件顶层图形文件由一个运算器模块组成，乘数X[7：0]，被乘数Y[7：0]，符号位XA，YA，脉冲CLK，清零端CLR，打入端LOAD，结果OUT[16：0]，顶层图设计如下：图2.1 原码一位乘顶层图形文件结构2.1.2器件的选择与引脚锁定（1）器件的选择由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，故采用的目标芯片为Xlinx XCV200可编程逻辑芯片。
另外，在这次的设计中还有的涉及Verilog语言编程。
（2）引脚锁定把顶层图形文件中的输入/输出信号安排到Xlinx XCV200芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号及Xlinx XCV200芯片引脚对应关系如表2.1所示。
表2.1 信号和芯片引脚对应关系2.2第二层模块的设计与实现根据以上原理设计分析与大概框图，可得出以下的第二层模块的设计，其中各大模块实现各部分功能。
图2.2 第二层模块框图2.3 功能模块的设计与实现根据第二层模块设计可知，整体设计由乘数寄存器，被乘数寄存器，移位电路，控制器，部分积五大模块，以下介绍各个模块的具体实现。
2.3.1移位模块的设计与实现为了简化设计，采用了Verilog语言设计，用语言实现移位功能，XX[7：0]表示输入，CO表示加法器的进位，CE表示使能端，CLR表示清零端，YY[7：0]表示移位后的输出，CI标记移出去的那一位，其设计过程如下。
（1）创建Verilog源文件module YIWEIDIANLU (YY, XX, CE, CO,CI,CLR) ;output [7:0]YY ;reg[7:0]YY ;input [7:0]XX ;input CE ;input CLR ;input CO;output CI;reg CI;always@(CLR)beginif(CLR) YY<=0;elsebeginYY[7]<=CO;YY[6]<=XX[7];YY[5]<=XX[6];YY[4]<=XX[5];YY[3]<=XX[4];YY[2]<=XX[3];YY[1]<=XX[2];YY[0]<=XX[1];CI<=XX[0];endendendmodule（2）创建元件图形符号图形符号如下：（3）功能仿真对创建的移位器件YIWEIDIANLU进行功能仿真，验证其功能的正确性。
可用Xilinx Foundation f3.1编译器的Simulator模块实现。
功能仿真图如下：表2.3.1 移位器件功能表描述XX[7：0]YY[7：0]CI CO CE CLR0F 07 1 0 1 00F 87 1 1 1 00F 00 0 0 1 1 从以上表中数据可以看出，当CLR为1时，该器件清零，输出YY[7：0]为零，为零时，有移位功能，CO为移位后高位的补充值。
CI标记移出的那一位，用来送往乘数寄存器中移位的高位补充，CE为此器件的使能端，保证该器件工作，该器件成功创建。
2.3.2 乘数移位模块的设计与实现为了标记乘数移位前的最低位，设计CHENG寄存器，输入分别用DIN[7：0]表示，移位后结果用Q[7：0]表示，高位补充用SIN表示，移出的一位用KIN 表示，其设计过程如下。
（1）创建Verilog源文件module CHENG (LOAD, SIN, DIN, CLK, CLR, Q, KIN) ;input LOAD ;input SIN ;input [7:0] DIN ;input CLK ;input CLR ;output [7:0] Q ;reg [7:0] Q ;output KIN ;reg KIN ;always@(posedge CLK or posedge CLR)beginif(CLR) Q <=0;else if(LOAD) Q<=DIN;elsebeginKIN<=Q[0];Q <= Q>>1;Q[7]<=SIN;endendendmodule（2）创建元件图形符号元件符号如下：（3）功能仿真对创建的乘数移位寄存器（CHENG）进行功能仿真，验证其功能的正确性，可用Xilinx Foundation f3.1编译器的Simulator模块实现。
功能仿真图如下：表2.3.2 乘数移位寄存器功能表描述DIN SIN LOAD CLK CLR KIN Q709 0 1 上升沿 1 1 0009 1 1 上升沿0 1 0909 0 0 上升沿0 1 0409 1 0 上升沿0 1 84从以上表中数据可以看出，当CLR为1时，该器件清零，输出Q[7：0]为零，CLR为零时，有移位功能，SIN为移位后高位的补充值。
KIN标记移出的那一位，用来判断下次加法加零还是被乘数，CLK上升沿有效，保证该器件工作，该器件成功创建。
2.3.3选择模块的设计与实现选择器XUAN2的输入分别用0，B[7：0]表示，选择后结果输出用QOUT[7：0]表示，选择信号用SO表示，其设计过程如下。
（1）创建Verilog源文件module XUAN2 (B, SO, QOUT) ;input [7:0] B ;input SO ;output [7:0] QOUT ;reg [7:0] QOUT ;always@(SO )beginif(SO) QOUT<=B;else QOUT<=0;endendmodule（2）创建元件图形符号元件图形符号：（3）功能仿真对创建的选择器元件（XUAN2）进行功能仿真，验证其功能的正确性，可用Xilinx Foundation f3.1编译器的Simulator模块实现。
功能仿真图如下：表2.3.3 选择器功能表描述B[7:0] SO QOUT[7:0]0E 1 0E0E 0 00 从以上表中数据可以看出，当选择信号为1时，该器件输出QOUT[7：0]为输入值B[7：0]，当选择信号为0时，该器件输出00，由功能表知，该器件成功创建。
2.3.4 控制模块的设计与实现设计为6位原码一位乘，计数器为模9计数器，上升沿计数，有清零功能，其设计过程如下。
（1）创建Verilog源文件module JISHU (CLK, CLR, QOUT, CO) ;input CLK ;input CLR ;output [3:0] QOUT ;reg [3:0] QOUT ;output CO ;reg CO ;always @ (posedge CLK or posedge CLR) beginif(CLR)beginQOUT<=0;CO<=1;endelse if(QOUT==9)beginQOUT<=0;CO<=1;endelsebeginQOUT<=QOUT+1;CO<=0;endendendmodule（2）创建元件图形符号元件图形符号如下：（3）功能仿真对创建的计数器元件（JISHU）进行功能仿真，验证其功能的正确性，可用Xilinx Foundation f3.1编译器的Simulator模块实现。
功能仿真图如下：表2.3.4 计数器功能表描述CLK CLR CO QOUT（次数）上升沿有效 1 0 0~8上升沿有效0 1 9 从以上表中数据可以看出，当脉冲信号为上升沿时，该器件输出QOUT[7：0]记录次数从0到9，当记满9次时，该器件CO输出1，其余CO输出都为0，由功能表知，该器件是一个模9的计数器，成功创建。