課程設(shè)計(jì)教學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理題目4位乘法整列設(shè)計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級(jí)2014級(jí)計(jì)本非師班姓名唐健峰同組人員黃亞軍指導(dǎo)教師2016年10月5日課程設(shè)計(jì)概述課設(shè)目的計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉學(xué)生簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，而且通過(guò)進(jìn)行設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提高分析和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)也鞏固了我們對(duì)課本知識(shí)的掌握，加深了對(duì)知識(shí)的理解。在設(shè)計(jì)中我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，到最終的解決問(wèn)題。凝聚了我們對(duì)問(wèn)題的思考，充分的鍛煉了我們的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、分析解決問(wèn)題的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)4位的二進(jìn)制乘法器：輸入信號(hào)：4位被乘數(shù)A（A1,A2,A3,A4）,4位乘數(shù)B（B1,B2,B3,B4）,輸出信號(hào)：8位乘積q(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8).設(shè)計(jì)要求根據(jù)理論課程所學(xué)的至少設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總體方案，結(jié)合各單元實(shí)驗(yàn)積累和課堂上所學(xué)知識(shí)，選擇適當(dāng)芯片，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。制定設(shè)計(jì)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(bǔ)器和陣列全加器組成?？陀^要求要掌握電子邏輯學(xué)的基本內(nèi)容能在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用到本課程中，其次是要思維靈活遇到問(wèn)題能找到合理的解決方案。小組成員要積極配合共同達(dá)到目的。實(shí)驗(yàn)原理與環(huán)境1.實(shí)驗(yàn)原理計(jì)算機(jī)組成原理，數(shù)字邏輯，maxplus2是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可HYPERLINK編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為HYPERLINK專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可HYPERLINK編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。用乘數(shù)的每一位去乘被乘數(shù)，然后將每一位權(quán)值直接去乘被乘數(shù)得到部分積，并按位列為一行每一行部分積末位與對(duì)應(yīng)的乘數(shù)數(shù)位對(duì)齊，體現(xiàn)對(duì)應(yīng)數(shù)位的權(quán)值，將各次部分積求和得到最終的對(duì)應(yīng)數(shù)位的權(quán)值。2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境雙擊maxplu2II軟件圖標(biāo)，啟動(dòng)軟件（1）.新建工程，flie->newproject....，出現(xiàn)存儲(chǔ)路徑的選項(xiàng)框，指定項(xiàng)目保存路徑并且為工程命名，第三行設(shè)置實(shí)體名，保持與工程名一致。點(diǎn)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(xiàng)下選擇“New…”，出現(xiàn)圖1-18所示的對(duì)話框選擇“GraphicEditorfile”后，單擊“OK”，出現(xiàn)圖1-19即可開始建立圖形輸入文件（3）.調(diào)入元件符號(hào)在圖1-19圖形編輯區(qū)雙擊鼠標(biāo)左鍵可打開“Entersymbol”對(duì)話框，如圖1-20所示。在該對(duì)話框你可選擇需要輸入的元件/邏輯符號(hào)。例如你可選擇一個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)與門等總體方案設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖圖3總體結(jié)構(gòu)圖一根據(jù)an與bn的乘積，然后相應(yīng)的am與bm與運(yùn)算，可得到qn的值，最后按從大到小的順序排列qn，即為計(jì)算結(jié)果。如下所示：1 1 0 0* 0 1 0 1 1 1 0 00 0 0 0 1 1 0 00 0 0 00 1 1 1 1 0 0即為十進(jìn)制的12*5=60設(shè)計(jì)方案（1）為了進(jìn)一步提高乘法運(yùn)算速度，可采用類似人工計(jì)算的方法，陣列的每一行送入乘數(shù)Y的每一數(shù)位，而各行錯(cuò)開形成的每一斜列則送入被乘數(shù)的每一數(shù)位。（2）4×4陣列乘法器可以由一定數(shù)量的4個(gè)輸入加法器構(gòu)成的；（3）4個(gè)輸入加法器可以由多個(gè)全加1器（74283）構(gòu)成；詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4*4乘法的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)主要的模塊的設(shè)計(jì)一位全加器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一位全加器的邏輯圖，如下圖所示：圖5一位全加器的邏輯圖四位及八位求補(bǔ)電路的設(shè)計(jì)原圖：四位求補(bǔ)電路的邏輯圖，如下圖所示：圖6四位求補(bǔ)電路的邏輯圖八位求補(bǔ)電路的邏輯圖，如下圖所示：圖7八位求補(bǔ)電路的邏輯圖陣列乘法器的設(shè)計(jì):4×4陣列乘法器的邏輯圖，如下圖所示：圖84×4陣列乘法器的邏輯圖圖9陣列乘法器的電路原理圖實(shí)驗(yàn)過(guò)程與調(diào)試實(shí)驗(yàn)仿真圖:圖10仿真結(jié)果4位*4位乘法器的仿真結(jié)果如圖：圖114*4的乘法器仿真圖主要故障與調(diào)試故障1這次課程設(shè)計(jì)的精華之一就是設(shè)計(jì)陣列乘法器剛開始時(shí)由于按照課本上的設(shè)計(jì)所以掉下了好多的與門所以在仿真的時(shí)候出現(xiàn)了好多的問(wèn)題，后在老師的指導(dǎo)下，，得以改進(jìn)了設(shè)計(jì)和避免了很多的連線的錯(cuò)誤，提高了速度故障2在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)實(shí)驗(yàn)的軟件和裝置很不是熟悉，導(dǎo)致文件的命名時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)，而且問(wèn)題還不宜被發(fā)現(xiàn)，在老師的提示下照到了問(wèn)題的所在，后來(lái)就沒(méi)有遇到類似的問(wèn)題。故障3在做求補(bǔ)電路的時(shí)候我們做的事4位的求補(bǔ)器但是需要8位的求補(bǔ)器所以我們就拿兩個(gè)4位的求補(bǔ)器去連接結(jié)果由于連線的錯(cuò)誤導(dǎo)致了好多的錯(cuò)誤，后來(lái)我們直接連接8位的求補(bǔ)器就解決了問(wèn)題。設(shè)計(jì)總結(jié)與心得課設(shè)總結(jié)基于對(duì)象的存儲(chǔ)是為了克服當(dāng)前基于塊的存儲(chǔ)存在的諸多難題，在存儲(chǔ)接口和結(jié)構(gòu)層次的重要發(fā)展?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用負(fù)載選擇優(yōu)化的存儲(chǔ)策略。作了如下幾點(diǎn)工作：我們小組負(fù)責(zé)的是陣列乘法器的設(shè)計(jì)，通過(guò)小組的合作我們一次完成了全加器、求補(bǔ)器、陣列乘法器然后完成了綜合的拼接工作，雖然在最后的階段出了一些問(wèn)題但是我們小組掌握了此次設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的目的。此次看課程設(shè)計(jì)我們實(shí)現(xiàn)任意給定兩位四位二進(jìn)制的相乘運(yùn)算，相乘積的計(jì)算結(jié)果為8位二進(jìn)制。將移位復(fù)制的被乘數(shù)依次對(duì)準(zhǔn)乘數(shù)數(shù)位的位置進(jìn)行排列，然后將各列相加。如果乘數(shù)的某一數(shù)位為0，將跳過(guò)相應(yīng)的被乘數(shù)，下一個(gè)復(fù)制被乘數(shù)的位置是由向乘數(shù)的最高位方向移動(dòng)時(shí)有1出現(xiàn)的位置這次課程設(shè)計(jì)雖然沒(méi)有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成要求的任務(wù)，但是我們小組每一個(gè)組員都認(rèn)真負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)，對(duì)組成原理這門學(xué)科的了解更加深刻，學(xué)到了好多以前不曾知道的知識(shí)。其他需要總結(jié)的內(nèi)容，（自行修訂擴(kuò)充）。課設(shè)心得在還沒(méi)有作課程設(shè)計(jì)時(shí)我是比較畏懼組成原理這門課設(shè)的，畢竟前幾次小實(shí)驗(yàn)每每都是做得很不盡人意，總是不能在老師規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，所以擔(dān)心這種不好的過(guò)程會(huì)給后面的大實(shí)驗(yàn)也即課設(shè)帶來(lái)很大的負(fù)面影響。這次實(shí)驗(yàn)我的設(shè)計(jì)題目是-陣列乘法器，通過(guò)和同學(xué)的討論和老師的交流，并在老師的指導(dǎo)下，解決了很多的問(wèn)題，從其中獲得了知識(shí)，使得我對(duì)環(huán)境和工具的使用能力得到了進(jìn)一步的提升，我相信，這將給以后的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)帶來(lái)益處，最后圓滿的完成了實(shí)驗(yàn)。此次課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅是對(duì)課程知識(shí)的鞏固，對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的很好應(yīng)用與發(fā)揮，更是對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，新鮮工具的應(yīng)用的提升和實(shí)踐能力的提升，而且對(duì)個(gè)人自學(xué)能力的也是一個(gè)極大考驗(yàn)，處于信息快速發(fā)展更新世代人只有不斷提高自身自學(xué)能力才能很好地接受合理地利用信息化時(shí)代所出現(xiàn)的各色個(gè)樣的產(chǎn)品。這次課設(shè)然我領(lǐng)悟到很多課本以外的一些生活處事道理：（1）學(xué)習(xí)是永無(wú)止境不斷充實(shí)自我提升自身價(jià)值就得不斷地接受并吸收新鮮事物。（2）合作是前進(jìn)的最佳途徑，現(xiàn)在所做的只是小的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目步入社會(huì)合作精神會(huì)比自身能力來(lái)得更重要；參考文獻(xiàn)秦磊華，王小蘭.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(基于EDA平臺(tái)).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010年.秦磊華，吳非，莫正坤.計(jì)算機(jī)組成原理.北京：清華大學(xué)出版社，2011年.DAVIDA.PATTERSON(美).計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)硬件/軟件接口(原書第3版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007年.袁春風(fēng)編著.計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu).北京：清華大學(xué)出版社，2011年.張志剛，F(xiàn)PGA與SOPC設(shè)計(jì)教程-DE2實(shí)踐.西安：電子科技大學(xué)出版社，2007計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表1、課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄1232、答辯情況a）未能完全理解題目，答辯情況較差□c）理解題目較清楚，問(wèn)題回答基本正確□b）部分理解題目，答辯情況較差□d）理解題目透徹，問(wèn)題回答流利□3、課程設(shè)計(jì)報(bào)告a）內(nèi)容：不完整□完整□詳細(xì)□b）方案設(shè)計(jì)：較差□合理□非常合理□c）實(shí)現(xiàn)：未實(shí)現(xiàn)□部分實(shí)現(xiàn)□全部實(shí)現(xiàn)□d）文檔格式：不規(guī)范□基本規(guī)范□規(guī)范□考勤成績(jī)：，占總成績(jī)比例10%答辯成績(jī)：，占總成績(jī)比例30%課程設(shè)計(jì)論文成績(jī)：，占總成績(jī)比例60%課程設(shè)計(jì)總成績(jī)：4、課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽字：