定点原码一位除法器的设计

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：定点原码一位除法器的设计

院（系）：计算机学院 专 业：计算机科学与技术 班 级：84010103 学 号：2008040101070 姓 名：赵诣 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 .................................................................................................. 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

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章 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，除数为4位。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。本题目是要求4 位所以到结果是4位时结束运算。

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

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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

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章 详细设计方案

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。 2.1.1总体方案的逻辑图

R0 被除数左移 移位4次 8位加法器 R1除数 右移 移位和加控制 加法器 R2 商 OUT 输出结果

图2.1.1

如上逻辑框图2.1.1中所示，R0、R1、R2均是8位的寄存器。R1是被除数。R2是除数。R3为商。其结果在OUT中输出。

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