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
-I-
沈阳航空航天大学课程设计报告
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。运算结束时8位乘积结果的高4位从R0调出，低4位从R1调出，两个数据组成最终结果，并在OUT寄存器中显示。
1.3 设计环境
本实验采用COP2000实验箱和COP2000仿真软件。
在COP2000试验仪上实现编程，所应用的编程语言为汇编语言。在伟福试验仪中有相关的模型机指令集分为几大类：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入输出指令。
本程序所用到的相应的指令集 （1）算术逻辑运算指令
ADD A, R?------------将寄存器R?的值加入累加器A中
-1-
沈阳航空航天大学课程设计报告
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 此为COP2000计算机组成原理实验软件截图：
图 1.1 COP2000计算机组成原理集成调试软件
-2-
沈阳航空航天大学课程设计报告
第2章 详细设计方案
2.1 总体方案的设计与实现
（a）初始化以及输入乘数与被乘数
首先是将部分积初始化送到寄存器R0中,乘数放入R1,被乘数放入R2。直接进行到地址LOOP部分。
(b)运算过程
首先从乘数最低位开始判断，将R1放于寄存器A中并和立即数#01H相与，此时可以判断乘数最低位是0或1。基于语句JZ NEXT，当前面的判断结果是0，跳转到地址NEXT；否则顺序执行程序。
跳转到NEXT，即当程序乘数最低位为0时，将R0不变；顺序执行程序，即当乘数最低位为1时，将R0与R2相加，所得到的结果送到寄存器R0中。
然后进行移位操作。在移位前需要考虑R0的最低位是0或1，因为部分积移到的数值也是结果的部分，就是保存在结果低位的部分，也就是寄存器R1中，所以要保留移掉部分,此时判断R0最低位。利用语句JZ NEXT1，当前面的判断结果是0，标志位为1，跳转到地址NEXT1；否则顺序执行程序。
当部分积最低位是1时，右移R0，右移R1加1000，进行保存；当部分积最低位是0时，右移R0、R1，进行保存。
每次循环结束都要进入结果输出部分JZ NEXT2。 （c）显示乘积的结果
最后循环控制程序结束。因为乘法的结果是8位，而此时8位结果的高四位存放在R0，低四位存放于R1。如果要显示结果就要把R0数据左移4位加上R1数据，然后在寄存器OUT输出结果。
例如：被乘数与乘数分别为十六进制表示的立即数#0DH和#0BH，则相乘的结果为十六进制立即数#8FH，在寄存器OUT上显示8F,将8F的结果转化为十进制为143，所以验证结果是正确的。
-3-