COP2000实现原码一位除法

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：COP2000实现原码一位除法

院（系）：计算机学院

专业：计算机科学与技术

班级：24010103

学号：2012040101012

姓名：程院

指导教师：杨华

日15月01年2015完成日期：

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 (2)

1.1设计原理 (2)

1.2设计思路 (2)

1.3设计环境 (2)

第2章详细设计方案 (4)

2.1总体方案的设计与实现 (4)

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 模块的设计与实现 (6)

第3章验证测试 (9)

3.1验证测试 (9)

参考文献 (10)

附录（源代码）…………………………………………………………………………111--

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总体设计方案

第1章总体设计方案

1.1设计原理

原码一位除，即两个原码数相除，商的符号为除数和被除数的符号异或值。采用汇编语言实现定点原码一位除法器，算法为恢复余数法。利用恢复余数的方法来进行运算。

1.2设计思路

算法为恢复余数法，先用被除数减去除数，如果结果为正数商1，然后左移，如果是负数商0然后加上Y的补，继续运算。

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，R0为被除数，R1为除数，R2为商。运算过程采用恢复余数法。主要判断被除数减去除数的商值。如果为负，商0然后加除数然后左移。如果商值为正商1，左移。数据都存放在寄存器中，最后结果在OUT寄存器中显示。

1.3设计环境

COP2000 模型机包括了一个标准CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD 来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。

模型机的指令码为8 位，根据指令类型的不同，可以有0 到2 个操作数。指令码的最低两位用来选择R0-R3 寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实2--沈阳航空航天大学课程设计报告错误！未指定书签。第1章总体设计方案

现模型机的各种功能。

ADD A, R?------------将寄存器R?的值加入累加器A中

ADD A，#II---------- 立即数#II加入累加器A中

SUB A，#II-----------从累加器中减去立即数后加入累加器A中

AND A，#II-----------累加器A“与”立即数II

（2）数据传送指令

MOV A，R?------------将寄存器R?的值送到累加器A中

MOV R？,#II------------将立即数II存放到寄存器R?中

MOV R?，A------------将累加器A中的值送到寄存器A中

（3）移位指令

RR A----------------累加器A右移

RL A----------------累加器A左移

（4）跳转指令

JZ MM---------------若零标志位置1，跳转到MM地址

JMP MM---------------跳转到MM

（5）位运算

AND A，R?------------累加器A“与”寄存器R?的值

（6）输入输出

OUT--------------------将累加器A中数据输出到输出端口

3--

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第2章详细设计方案

2.1 总体方案的设计与实现

定点原码一位除，算法为恢复余数法，当余数为负时，需加上除数，将其恢复城原来的余数。商值的确定是通过比较被除数和除数的绝对值的大小，即x”-y”实现的，而计算机内只设加法器，所以需要将x”-y”操作变为|x|补+|y|补得操作。

总体方案的逻辑图 2.1.1

除数R1 被除数R0

左移位加法器移位7次8 移位和加控制加法器商R2

输出结果OUT

2.1图

,R1R0是被除数8R1、、R2均是位的寄存器。R02.1.1如上逻辑框图中所示，OUT 为商。其结果在中输出。,R2是除数4--

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2.1.2算法流程图

处N1

左移一位R左移一被除R1R计数R计数0N R1减除被除R N被除R Y

2.2 图算法流程图5--

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算法流程图如图2.3所示。除法开始前，R2寄存器被清0，准备接收商，被除数的原码放在R0寄存器中，除数的原码放在R1寄存器中，计数器R3中存放需要移位的次数。除法开始后，首先判断除数是否为0，若除数为0则进行处理，若不为0，则用被除数减去除数，若运算结果大于0，商上1。若结果小于0，商上0。然后被除数左移一位，计数器减1。当计数器R3内容为0时，结束运算。

2.2 功能模块的设计与实现

2.2.1 模块的设计与实现

2.2.1.1 功能描述

主要模块包括：循环控制模块、加减运算模块、商符运算模块。

循环控制模块：通过计数器内容控制运算过程。若计算器大于0，继续进行运算；若计算器为0，结束运算。主要应用恢复余数过程。

开始被除数减去除0

数大于的-Y加上补，左移直接左移

输出商值循环模块流程图2.3 图