八位二进制除法器

实验报告：8位二进制-BCD码转换器姓名：学号：指导教师：一．实验目的了解二进制-BCD码转换器实现原理，掌握移位加3算法，熟悉Verilog编程中模块复用模式。

二．实验任务1.掌握用移位加三算法实现二进制-BCD码转换器的设计；2.设计Verilog实验程序；3.生成比特流文件，将文件下载到开发板中进行硬件验证。

三．实验设备1.计算机（安装Xilinx ISE 10.1软件平台）；2.NEXYS2 FPGA开发板一套（带USB-MIniUSB下载线）四．实验原理设计任意数目输入的二进制-BCD码转换器的方法就是采用移位加三算法（Shift and Add 3 Algorithm）。

此方法包含以下4个步骤：1）把二进制左移1位；2）如果共移了8位，那么BCD数就在百位、十位和个位列；3）如果在BCD列中，任何一个二进制数是5或者比5更大，那么就在BCD列的数值加上3；4）回到步骤1）。

其工作过程如图1所示：图1. 一个8位的二进制数转换成BCD码的步骤五．实验内容在Xilinx ISE 10.1上完成8位二进制-BCD码转换器设计，输入设计文件，仿真后，生成二进制码流文件下载到FPGA开发板上进行验证；1）依照实验1的方式，在Xilinx ISE 10.1中新建一个工程example02；2）在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“New Source”命令，弹出新建源代码对话框，这里我们选择“Verilog Module”类型，输入Verilog文件名“binbcd8.v”,完整代码如下：module binbcd8(input [7:0] b,output reg [9:0] p);reg [17:0] z;integer i;always @(*)beginfor (i=0;i<=17;i=i+1)z[i]=0;z[10:3]=b;repeat(5) //重复5次beginif (z[11:8]>4)z[11:8]=z[11:8]+3;if (z[15:12]>4)z[15:12]=z[15:12]+3;z[17:1]=z[16:0];endp=z[17:8];endendmodule3）设计相应的7段显示管程序，将相应的十进制数在开发板的显示管上显示出来。

基于VHDL的8位除法器的实现The Design of 8 Division With VHDL摘要：介绍了利用VHDL实现八位除法，采用层次化设计，给出了实现除法的子模块程序。

使用Altera公司的MAX+PLUSII10.2开发软件进行功能仿真并给出仿真波形。

关键词：二进制除法 VHDL MAX+PLUS2Abstract:The design of division(8/8) by hierarchy technique is proposed. Schematic documents and submodule program with VHDL language are also given. At the end of the article, using MAX+PLUS2, the flow char is given and the simulation result is attached.Keywords: division VHDL MAX+PLUS2引言除法是数值计算和数据分析中最常用的运算之一,许多高级运算如平方根、指数、三角函数等都与其有关。

在FPGA中，有加、减、乘、除的算法指令，但除法中除数必须是2的幂，因此无法实现除数为任意数的除法。

本文用VHDL编写了除法运算，可实现任意八位数的除法。

除法器的设计本文所采用的除法原理是：对于八位无符号被除数A，先对A转换成高八位是0低八位是A的数C，在时钟脉冲的每个上升沿C向左移动一位，最后一位补零，同时判断C的高八位是否大于除数B，如是则C的高八位减去B，同时进行移位操作，将C的第二位置1。

否则，继续移位操作。

经过八个周期后，所得到的C的高八位为余数，第八位为商。

从图（1）可清楚地看出此除法器的工作原理。

此除法器主要包括比较器、减法器、移位器、控制器等模块。

1、比较模块设计中所用的八位比较器是由两个四位比较器级联而成的。

一：本实验设计的是一个8为二进制加法计算器，其功能就是对两个八位的二进制数执行加法运算，并可以异步清零。

二：电路可划分为三部分：半加器、全加器和复位电路。

1、半加器:真值表a b so co0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1电路图2全加器：由半加器和或门组成电路图3复位电路：复位电路通过en控制，当en为‘1’时，执行加法运算，输出正确的值，当en为‘0’时，输输出及结果为全0.三：实验波形仿真和VHDL1、仿真图：2、VHDL代码1)半加器h_adder：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity h_adder isport (a,b :in std_logic;co,so :out std_logic);end entity h_adder;architecture fh1 of h_adder isbeginso <= not(a xor (not b));co <= a and b ; end architecture fh1;2)或门or2a：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity or2a isport (a,b :in std_logic;c: out std_logic);end entity or2a;architecture one of or2a isbeginc <= a or b ;end architecture one;3)全加器f_adder：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity f_adder isport (ain,bin,cin:in std_logic;cout,sum:out std_logic);end entity f_adder;architecture fd1 of f_adder iscomponent h_adderport (a,b :in std_logic;co,so :out std_logic);end component;component or2aport (a,b :in std_logic;c: out std_logic);end component;signal d,e,f: std_logic;beginu1:h_adder port map(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e);u2:h_adder port map(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sum);u3: or2a port map(a=>d,b=>f,c=>cout);end architecture fd1;4)与门and2a：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity and2a isport (a,b :in std_logic;c: out std_logic);end entity and2a;architecture one of and2a isbeginc <= a and b ;end architecture one;5)顶层设计文件library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity zong isport (a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,en :in std_logic;solution1,solution2,solution3,solution4,solution5,solution6,solution7,solution8,solution9 :out std_logic );end entity zong;architecture fh1 of zong iscomponent h_adderport (a,b :in std_logic;co,so :out std_logic);end component;component f_adderport (ain,bin,cin:in std_logic;cout,sum:out std_logic);end component;component and2aport (a,b :in std_logic;c: out std_logic);end component;signale2,e3,e4,e5,e6,e7,e8,e9,e10,e11,e12,e13,e14,e15,e16,e17,e18,e19,e20,e21,e22,e23,e24 :std_logi c;beginu1:and2a port map(a=>en,b=>a1,c=>e2);u2:and2a port map(a=>en,b=>a2,c=>e3);u3:and2a port map(a=>en,b=>a3,c=>e4);u4:and2a port map(a=>en,b=>a4,c=>e5);u5:and2a port map(a=>en,b=>a5,c=>e6);u6:and2a port map(a=>en,b=>a6,c=>e7);u7:and2a port map(a=>en,b=>a7,c=>e8);u8:and2a port map(a=>en,b=>a8,c=>e9);u9:and2a port map(a=>en,b=>b1,c=>e10);u10:and2a port map(a=>en,b=>b2,c=>e11);u11:and2a port map(a=>en,b=>b3,c=>e12);u12:and2a port map(a=>en,b=>b4,c=>e13);u13:and2a port map(a=>en,b=>b5,c=>e14);u14:and2a port map(a=>en,b=>b6,c=>e15);u15:and2a port map(a=>en,b=>b7,c=>e16);u16:and2a port map(a=>en,b=>b8,c=>e17);u17:h_adder port map(a=>e2,b=>e10,co=>e18,so=>solution1);u18:f_adder port map(ain=>e3,bin=>e11,cin=>e18,cout=>e19,sum=>solution2);u19:f_adder port map(ain=>e4,bin=>e12,cin=>e19,cout=>e20,sum=>solution3);u20:f_adder port map(ain=>e5,bin=>e13,cin=>e20,cout=>e21,sum=>solution4);u21:f_adder port map(ain=>e6,bin=>e14,cin=>e21,cout=>e22,sum=>solution5);u22:f_adder port map(ain=>e7,bin=>e15,cin=>e22,cout=>e23,sum=>solution6);u23:f_adder port map(ain=>e8,bin=>e16,cin=>e23,cout=>e24,sum=>solution7);u24:f_adder port map(ain=>e9,bin=>e17,cin=>e24,cout=>solution9,sum=>solution8);end architecture fh1;。

实验二：8位加法器的设计1．实验目的（1）学习Quartus Ⅱ/ISE Suite/ispLEVER软件的基本使用方法。

（2）学习GW48-CK或其他EDA实验开发系统的基本使用方法。

（3）了解VHDL程序的基本结构。

2.实验内容设计并调试好一个由两个4位二进制加法器级联而成的8位二进制并行加法器，并用GW48-CK或其他EDA实验开发系统（事先应选定拟采用的实验芯片的型号）进行硬件验证。

3．实验要求（1）画出系统的原理图，说明系统中各主要组成部分的功能。

（2）编写各个VHDL源程序。

（3）根据系统的功能，选好测试用例，画出测试输入信号波形或编号测试程序。

（4）根据选用的EDA实验开发装置编好用于硬件验证的管脚锁定表格或文件。

（5）记录系统仿真、逻辑综合及硬件验证结果。

（6）记录实验过程中出现的问题及解决办法。

4.实验条件（1）开发条件：Quartus Ⅱ 8.0。

（2）实验设备：GW48-CK实验开发系统。

（3）拟用芯片：EPM7128S-PL84。

5.实验设计1）系统原理图为了简化设计并便于显示，本加法器电路ADDER8B的设计分为两个层次，其中底层电路包括两个二进制加法器模块ADDER4B，再由这两个模块按照图2.1所示的原理图构成顶层电路ADDER8B。

ADDER4B图2.1 ADDER4B电路原理图A8[7..0]图 2.1 ADDER8B电路原理图2）VHDL程序加法器ADDER8B的底层和顶层电路均采用VHDL文本输入，有关VHDL程序如下。

ADDER4B的VHDL源程序：--ADDER4B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER4B ISPORT(C4:IN STD_LOGIC;A4:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);B4:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);S4:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO4: OUT STD_LOGIC);END ENTITY ADDER4B;ARCHITECTURE ART OF ADDER4B ISSIGNAL S5:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);SIGNAL A5,B5:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGINA5<='0'&A4;B5<='0'&B4;S5<=A5+B5+C4;S4<=S5(3 DOWNTO 0);CO4<=S5(4);END ARCHITECTURE ART;ADDER8B的VHDL源程序：--ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER8B ISPORT(C8: IN STD_LOGIC;A8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);B8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);S8: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);CO8: OUT STD_LOGIC );END ENTITY ADDER8B;ARCHITECTURE ART OF ADDER8B ISCOMPONENT ADDER4B ISPORT(C4: IN STD_LOGIC;A4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);B4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);S4: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO4: OUT STD_LOGIC );END COMPONENT ADDER4B;SIGNAL SC: STD_LOGIC;BEGINU1:ADDER4B PORT MAP(C4=>C8,A4=>A8(3 DOWNTO 0),B4=>B8(3 DOWNTO 0),S4=>S8(3 DOWNTO 0),CO4=>SC);U2:ADDER4B PORT MAP(C4=>SC,A4=>A8(7 DOWNTO 4),B4=>B8(7 DOWNTO 4),S4=>S8(7 DOWNTO 4),CO4=>CO8);END ARCHITECTURE ART;CTRLS的VHDL程序--CTRLS.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CTRLS ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END ENTITY CTRLS;ARCHITECTURE ART OF CTRLS ISSIGNAL CNT:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK) ISBEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF CNT="111" THENCNT<="000";ELSECNT<=CNT+'1';END IF;END IF;END PROCESS;SEL<=CNT;END ARCHITECTURE ART;DISPLAY的VHDL程序--DISPLAY.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DISPLAY ISPORT( SEL: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -- DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --LEDW: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY DISPLAY;ARCHITECTURE ART OF DISPLAY ISSIGNAL DATA: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);-- SIGNAL DATA: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINP1:PROCESS(SEL) ISBEGINCASE SEL ISWHEN"000"=>COM<="11111110";WHEN"001"=>COM<="11111101";WHEN"010"=>COM<="11111011";WHEN"011"=>COM<="11110111";WHEN"100"=>COM<="11101111";WHEN"101"=>COM<="11011111";WHEN"110"=>COM<="10111111";WHEN"111"=>COM<="01111111";WHEN OTHERS=>COM<="11111111";END CASE;END PROCESS P1;--LEDW<=SEL;P2:PROCESS(SEL)BEGINCASE SEL ISWHEN"000"=>DATA<=DATAIN(3 DOWNTO 0);WHEN"001"=>DATA<=DATAIN(7 DOWNTO 4);-- WHEN"010"=>DATA<=DATAIN(11 DOWNTO 8);-- WHEN"011"=>DATA<=DATAIN(15 DOWNTO 12); WHEN OTHERS=>DATA<="0000";END CASE;CASE DATA ISWHEN"0000"=>SEG<="00111111";WHEN"0001"=>SEG<="00000110";WHEN"0010"=>SEG<="01011011";WHEN"0011"=>SEG<="01001111";WHEN"0100"=>SEG<="01100110";WHEN"0101"=>SEG<="01101101";WHEN"0110"=>SEG<="01111101";WHEN"0111"=>SEG<="00000111";WHEN"1000"=>SEG<="01111111";WHEN"1001"=>SEG<="01101111";WHEN OTHERS=>SEG<="00000000";END CASE;END PROCESS P2;END ARCHITECTURE ART;ADDER8B动态扫描的VHDL程序--ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER8B ISPORT(C8: IN STD_LOGIC;A8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);B8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);CLK:IN STD_LOGIC;-- S8: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); S8: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); CO8: OUT STD_LOGIC ;COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY ADDER8B;ARCHITECTURE ART OF ADDER8B IS--COMPONENT ADDER4BCOMPONENT ADDER4B ISPORT(C4: IN STD_LOGIC;A4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);B4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);S4: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO4: OUT STD_LOGIC );END COMPONENT ADDER4B;--COMPONENT CTRLSCOMPONENT CTRLS ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0)); END COMPONENT CTRLS;--COMPONENT DISPLAYCOMPONENT DISPLAY ISPORT(SEL: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);--DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT DISPLAY;SIGNAL SC: STD_LOGIC;SIGNAL SB: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINU1:ADDER4B PORT MAP(C4=>C8,A4=>A8(3 DOWNTO 0),B4=>B8(3 DOWNTO 0),S4=>S8(3 DOWNTO 0),CO4=>SC);U2:ADDER4B PORT MAP(C4=>SC,A4=>A8(7 DOWNTO 4),B4=>B8(7 DOWNTO 4),S4=>S8(7 DOWNTO 4),CO4=>CO8);U3:CTRLS PORT MAP(CLK,SB);U4:DISPLAY PORT MAP(SB,S8(7 DOWNTO 0),COM(7 DOWNTO 0),SEG(7 DOWNTO 0));END ARCHITECTURE ART;3）仿真波形设置本设计包括两个层次，因此先进行底层的二进制加法器ADDER4B的仿真，再进行顶层ADDER8B的仿真。

加法器除法器FPGA实现总结文档FPGA实现加法器和除法器总结文档引言FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，可以根据需要进行配置和重新编程，具有灵活性和可重复性。

在数字电路设计中，加法器和除法器是非常常见且基础的功能模块。

本文将总结FPGA实现加法器和除法器的过程和结果，并对实现的优势和不足进行分析。

一、加法器的实现在FPGA中实现加法器有多种方法，最基本也是最常见的是使用全加器构建一个完整的加法器。

全加器是一个三输入一输出的电路，可以实现两个二进制位的加法。

通过级联多个全加器，就可以构造出任意位数的加法器。

1.实现步骤：（1）定义加法器的输入和输出位数：假设我们要实现一个4位加法器，那么就需要4个输入（A[3:0]、B[3:0]）和一个4位输出（SUM[3:0]）。

（2）使用VHDL或Verilog等硬件描述语言来描述全加器和加法器的逻辑。

（3）使用逻辑综合工具将硬件描述语言代码综合为逻辑电路连接。

（5）验证加法器的功能和正确性。

2.实现优势：FPGA实现加法器的优势主要体现在以下几个方面：（1）灵活性：FPGA可以根据需要重新编程，可以方便地修改加法器的位数和功能。

（2）速度：FPGA中的逻辑电路是并行计算的，可以实现高速的加法运算。

（3）资源利用：FPGA可以利用其内部的查找表（lookup table）实现逻辑运算，节省了硬件资源的使用。

3.实现不足：FPGA实现加法器也存在一些不足之处：（1）成本高：FPGA价格相对较高，成本较高，适合于需要较高性能和灵活性的应用场景。

（2）资源有限：FPGA的资源有限，实现复杂的逻辑电路可能会导致资源不足的问题。

二、除法器的实现除法器是一个更为复杂的数字电路，用于实现两个二进制数的除法运算。

在FPGA中实现除法器需要使用一种称为"非冗余算法"的方法，通过迭代运算来实现除法的功能。

fpga除法算法-回复FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以用于实现各种数字逻辑功能。

在计算机硬件领域，FPGA常被用于处理复杂的算法和数据计算，其中包括除法算法。

本文将深入探讨FPGA除法算法的原理和实现方法。

第一步：了解除法算法的原理除法是数学中的基本运算之一，用于将一个数（被除数）分割成若干个等份（除数），得到商和余数。

在FPGA中，我们需要将除法算法转化为硬件电路的形式。

最常见的除法算法是长除法法则，它按照一定的步骤进行计算，直到得到商和余数。

在这个过程中，除数逐渐的从被除数中减去，得到一个新的被除数，直到被除数小于除数为止。

然后将减数的次数作为商。

这个算法可以用于整数除法和浮点数除法。

第二步：了解FPGA的基本元件为了实现FPGA除法算法，我们需要了解FPGA的基本元件。

FPGA由一系列可编程逻辑块（Programmable Logic Blocks，PLBs）组成，每个PLB包含逻辑门、触发器等基本逻辑电路。

这些PLB可以通过编程决定连接关系，从而形成不同的电路结构。

此外，FPGA还包含许多其他的元件，如片上存储器（On-chip Memory，OCM）、片上RAM（On-chip Random Access Memory，O-CRAM）等。

这些元件可以用于存储中间结果和临时变量，从而提高算法的执行效率。

第三步：FPGA除法算法的实现方法FPGA除法算法可以通过多种实现方法来达到目标。

下面将介绍几种常用的方法。

1. 二进制除法器：这种方法将被除数和除数都转化为二进制形式，然后通过逐位移动的方式进行计算。

首先进行除数规约，将除数左移，直到其位数与被除数相等。

然后逐位比较被除数和除数，如果被除数大于或等于除数，则将该位设为1，否则设为0。

然后将被除数减去除数的倍数，并将得到的差值作为新的被除数。

重复上述步骤，直到被除数为0为止。

2. 查表法：这种方法将被除数和除数都转化为二进制形式，并将其作为查找表的索引。

101-219的八位二进制计算过程一、概述1. 二进制计算是数字逻辑中重要的内容，它在计算机科学和工程中起着至关重要的作用。

了解二进制计算的过程有助于理解计算机内部的运作原理，并且在系统设计和编程中有着广泛的应用。

2. 在此篇文章中，我们将讨论101-219的八位二进制计算过程。

本文将引导读者一步步理解该计算过程，并逐步展示每个步骤的详细计算方法。

二、理论基础3. 二进制是一种基于2为基数的数制。

在二进制中，每一个数码位的值可取0或1。

八位二进制即为由八位0或1组成的二进制数。

4. 要计算101-219的八位二进制，我们首先需要将101和219转换为二进制形式，然后进行减法运算。

计算过程中，我们需要考虑二进制数的补码运算规则。

三、步骤分解5. 将101和219转换为八位二进制数。

a. 101的八位二进制表示为：xxxb. 219的八位二进制表示为：xxx6. 计算101的补码。

a. 正数的补码即为其本身。

b. 101的八位二进制便是其补码。

7. 计算219的补码。

a. 负数的补码为其取非加1。

b. 219的八位二进制为xxx，取非加1得到其补码为：xxx8. 将101的补码与219的补码相加。

a. xxx (101补码)b. +xxx (219补码)c. --------------d. xxx9. 最后一步是将得到的和再转换为原码。

a. xxx的原码即为：xxx四、总结10. 通过上述步骤，我们得到了101-219的八位二进制计算过程。

这一过程展示了如何将数字转换为二进制形式，以及如何进行补码运算和求和运算。

11. 了解和掌握二进制计算的方法对于理解计算机内部的运作原理以及进行程序设计都是至关重要的。

希望读者通过本文的介绍，能够对二进制计算有更加深入的了解和认识。

十一、实际运用12. 了解二进制计算的过程对计算机科学和工程有着广泛的应用。

在计算机内部，所有数字和数据都以二进制形式存储和处理。

理解二进制计算的原理可以帮助我们更好地理解计算机内部的运作机制。

八位二进制加法计数器设计目录一、设计目的和要求 (1)1.课程设计目的 (1)2.课程设计的基本要求 (1)3.课程设计类型 (1)二、仪器和设备 (1)三、设计过程 (1)1.设计内容和要求 (1)2.设计方法和开发步骤 (2)3.设计思路 (2)4.设计难点 (4)四、设计结果与分析 (4)1.思路问题以及测试结果失败分析 (4)2.程序简要说明 (5)五、心得体会 (11)六、参考文献 (12)一、设计目的和要求1.课程设计目的设计一个带进位的八位二进制加法计数器：要求在MAX+plusⅡ10.2软件的工作平台上用VHDL语言层次设计出一个带进位的八位二进制加法器，并通过编译及时序仿真检查设计结果。

2.课程设计的基本要求全加器与带进位输入8位加法器设计要求我们通过8位全加器的设计掌握层次化设计的方法，充分理解全加器的设计过程，掌握一位全加器的程序，熟悉MAX+plusⅡ10.2软件的文本和原理图输入方法设计简单组合电路。

课程设计过程中要求能实现同步和异步的八位二进制全加器的设计。

3.课程设计类型EDA课程设计二、仪器和设备PC机、MAX+plusⅡ10.2软件三、设计过程1.设计内容和要求方法一：1.原理图输入完成半加器和1位全加器的设计，并封装入库2.层次化设计，建立顶层文件，由8个1位全加器串联构成8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真方法二：1. 原理图输入完成一个四位全加器的设计2.层次化设计，建立顶层文件，由2个4位全加器串联构成8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真2.设计方法和开发步骤加法器是数字系统中的基本逻辑器件。

例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。

但宽位加法器的设计是很耗费资源的，因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。

多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。

并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。

一、设计目的1.掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2.学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；3.掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。

二、设计要求设计一个四位二进制除法器，具体要求如下：1. 用键盘输入两个四位二进制数，并用数码管显示输入数。

2．按除法键即显示相除结果。

3. 除数为零时，数码管黑屏，不显示任何内容。

三、设计内容1．分析笔算除法以小数为例，设 x=-0.1011，y=0.1101，求x/y笔算除法时，商的符号心算而得：负正得负；其数值部分的运算如下面竖式。

所以商x/y=0.1101，余数=-0.00000111其特点可归纳如下：①每次上商都是由心算来比较余数(被除数)和除数的大小，确定商为1还是0。

②每做一次减法，总是保持余数不动，低位补0，再减去右移后的除数。

③商符单独处理。

如果将上述规则完全照搬到计算机内，实现起来有一定困难，主要问题是：a．机器不能“心算”上商，必须通过比较被除数(或余数)和除数绝对值的大小来确定商值，即|x|-|y|，若差为正(够减)上商1,差为负(不够减)上商0。

b．按照每次减法总是保持余数不动低位补0，再减去右移后的除数这一规则，则要求加法器的位数必须为除数的两倍。

仔细分析发现，右移除数可以用左移余数的办法代替，其运算结果是一样的，但对线路结构更有利。

不过此刻所得到的余数不是真正的余数，只有将它乘上2-n才是真正的余数。

c．笔算求商时是从高位向低位逐位求的，而要求机器把每位商直接写到寄存器的不同位也是不可取的。

计算机可将每一位商直接写到寄存器的最低位，并把原来的部分商左移一位。

综上所述便可得原码除法运算规则。

2．原码除法：原码除法和原码乘法一样，符号位是单独处理的。

以小数为例：设式中为x的绝对值，记作x*为y的绝对值，记作y*即商符由两数符号位“异或”运算求得，商值由两数绝对值相除(x*/y*)求得。

小数定点除法对被除数和除数有一定的约束，即必须满足下列条件：0＜|被除数|≤|除数|实现除法运算时，还应避免除数为0或被除数为0。

8的二进制计算方法“哎呀，这电脑怎么又卡了！”我一边抱怨着，一边拍打着键盘。

坐在我旁边的朋友笑着说：“哈哈，你呀，电脑卡说不定是因为你不懂二进制这些知识呢！”“二进制？那是什么玩意儿啊？”我好奇地问道。

朋友开始给我解释起来：“二进制呀，就像我们生活中的开关一样，只有 0 和 1 两种状态。

”我皱着眉头，还是不太理解：“这和电脑卡有啥关系呀？”朋友耐心地说：“你想想啊，电脑里的所有信息其实都是用二进制来表示的呀。

8 的二进制计算方法其实很简单呢。

”我更加来了兴致：“快给我讲讲！”朋友清了清嗓子：“咱就拿 8 来说吧，把 8 不断地除以 2，取余数，直到商为 0 为止。

8 除以 2 商是 4 余 0，4 除以 2 商是 2 余 0，2 除以 2 商是 1 余 0，1 除以 2 商是 0 余 1，然后把这些余数从下往上排列，不就得到 1000 嘛，这就是 8 的二进制表示啦！”我瞪大了眼睛：“哇，原来这么神奇啊！那二进制还有啥用呢？”朋友笑着说：“那用处可多啦！就像搭积木一样，通过简单的0 和1 可以组合出各种各样复杂的信息呢。

你看那些厉害的程序员，他们就是玩转二进制的高手！”我不禁感叹：“哇塞，那他们也太牛了吧！我啥时候也能像他们一样啊！”朋友鼓励我说：“别灰心呀，只要你肯学，肯定也能行的！二进制就像是打开计算机世界大门的一把钥匙，你掌握了它，就能看到一个全新的世界呢！”我点了点头，心中涌起一股对二进制的强烈好奇和探索欲望。

我觉得二进制就像是一个隐藏在数字世界里的神秘宝藏，等待着我去挖掘。

我暗暗下定决心，一定要好好研究二进制，说不定我也能成为一个计算机高手呢！二进制真的是太有趣了，它就像一个充满魔力的密码，让我迫不及待地想要去解开它的秘密。

我的观点结论就是：二进制虽然看似复杂，但只要我们用心去学，就一定能掌握它，它能给我们带来意想不到的惊喜和收获。

除法器数字逻辑课程设计报告数字逻辑课程设计报告：除法器一、设计背景在数字系统中，除法器是一个非常重要的组成部分。

在许多应用中，如计算、信号处理、控制系统等，都需要使用除法器来完成计算和控制任务。

因此，设计一个简单而有效的除法器是数字逻辑课程设计的一个重要内容。

二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个基于二进制数的简单除法器。

该除法器应能够实现以下功能：1.输入被除数和除数；2.输出商和余数；3.实现二进制数的除法运算；4.能够处理正数和负数。

三、设计原理在二进制除法中，被除数和除数都表示为二进制数。

通过将除数从被除数的最高位开始逐位去除，得到商和余数。

在每次除法操作中，需要根据商和余数的值来决定下一步的操作。

具体来说，如果余数小于除数，则商加1并将余数左移一位；如果余数大于等于除数，则商为上一次的商并左移一位，同时将余数减去除数的值。

重复这个过程，直到被除数的所有位都被去除完毕，得到最终的商和余数。

四、设计方案根据上述设计原理，我们可以将除法器分为以下几个部分：1.输入电路：用于接收被除数和除数的输入信号；2.移位寄存器：用于保存被除数的值，并能够实现向左或向右的移位操作；3.减法器：用于计算余数和除数的差值；4.判断电路：用于判断余数的值是大于等于还是小于除数；5.输出电路：用于输出商和余数的结果。

五、设计实现根据设计方案，我们可以使用逻辑门（AND、OR、NOT等）来实现上述功能。

具体来说，我们可以使用一个4位移位寄存器来保存被除数的值，并使用一个2输入的减法器来实现余数的计算。

判断电路可以使用一个比较器来实现余数和除数的比较，并根据比较结果来控制移位寄存器和减法器的操作。

输出电路可以使用一个多路复用器来实现商和余数的输出。

六、测试与验证为了验证除法器的正确性，我们可以使用一些测试用例进行测试。

例如，我们可以使用一些已知的二进制数对除法器进行测试，检查输出的商和余数是否符合预期结果。

此外，我们还可以使用一些随机生成的测试用例来进一步验证除法器的正确性和可靠性。

8bit异或一、引言在计算机科学和电子学中，8位异或（XOR）运算是一个基本且重要的概念，它基于二进制数的位运算。

通过对每一个二进制位进行比较，8位异或运算能够处理和操作数据的最小单位，即字节。

深入理解8位异或运算的特性和应用有助于我们更好地掌握计算机内部数据的处理机制。

二、8bit异或运算的基本概念8位异或运算，也被称为字节异或运算，是一种二进制数的位运算。

在8位异或运算中，我们比较两个8位二进制数（即一个字节）的每一位，如果对应位上的数字相同，则结果为0，否则结果为1。

简单来说，对于两个8位二进制数A和B，其对应位的异或运算可以表示为：A XOR B。

异或运算满足一些基本的逻辑规则，如交换律、结合律和非对称性。

这些规则使得我们在进行逻辑推理和计算时能够更加便捷。

交换律指的是A XOR B 等于B XOR A，结合律则是((A XOR B) XOR C)等于(A XOR (B XOR C))。

此外，由于异或运算的非对称性，A XOR B不等于B XOR A。

三、8bit异或运算的逻辑规则8位异或运算遵循以下逻辑规则：1.交换律：A XOR B = B XOR A。

2.结合律：((A XOR B) XOR C) = (A XOR (B XOR C))。

3.非对称性：A XOR B ≠ B XOR A。

4.冗余性：如果一个变量与自己进行异或运算，结果为0，即 A XOR A = 0。

5.恒等性：0 XOR 任何数 = 该数，1 XOR 任何数 = 该数的反向。

这些规则在逻辑电路设计、位操作、加密算法等领域有着广泛的应用。

理解这些规则有助于我们更好地利用8位异或运算的功能，进行有效的数据处理和计算。

四、8bit异或运算在计算机科学中的应用8位异或运算在计算机科学中具有广泛的应用，以下是几个主要的应用领域：1.位操作：在低级编程语言（如C和汇编语言）中，程序员经常使用异或运算符进行位操作。

例如，可以使用异或运算符来翻转一个数字的某一位。

计算机组成原理--除法器原理及c代码除法器是计算机中的一种重要的算术逻辑单元，用于实现除法运算。

除法器的设计是计算机组成原理中的重要内容之一，本文将从除法器的原理和相关的C代码实现两个方面进行介绍。

一、除法器原理除法器的原理主要包括除法算法和硬件实现两个方面。

1.除法算法在计算机中，除法可以采用多种算法实现，其中最常用的算法是连续除法和恢复余数法。

连续除法是将除数逐位地与被除数相减，判断余数的大小来进行下一步的操作。

具体操作如下：1）将被除数置于一边，余数和商置于另一边；2）被除数减去除数，得到当前位上的余数；3）余数进行左移，并加上下一位的被除数；4）重复上述操作直到计算完所有位。

恢复余数法是将除法过程中的余数加上除数，然后与被除数进行比较，得到商和下一位的余数。

具体操作如下：1）将被除数放在寄存器的高位，余数和商放在低位；2）将寄存器与除数进行比较，若寄存器大于等于除数，说明商的该位为1，余数等于当前寄存器减去除数；3）将寄存器进行左移，并加上下一位的被除数；4）重复上述操作直到计算完所有位。

2.硬件实现硬件实现除法器可以采用著名的Restoring、Non-Restoring和SRT 等算法。

其中Restoring算法是最常用的硬件实现方式。

Restoring算法中，通过比较、左移、减法等操作进行计算。

具体操作如下：1）将除数和被除数放入寄存器的高位和低位，商和余数置零；2）将寄存器与除数进行比较，若寄存器大于等于除数，说明商的该位为1，余数等于当前寄存器减去除数；3）将寄存器逻辑左移一位；4）循环执行2-3步，直到计算完所有位。

二、C代码实现以下是C语言中使用Restoring算法实现的除法器代码：```c#include <stdio.h>unsigned int divide(unsigned int dividend, unsigned int divisor)unsigned int quotient = 0;unsigned int remainder = 0;//32位无符号整数除法for (int i = 31; i >= 0; i--)remainder = (remainder << 1) ， ((dividend >> i) & 1); // 将被除数逻辑左移一位，并加上下一位的被除数if (remainder >= divisor) // 判断余数是否大于等于除数remainder -= divisor; // 余数减去除数quotient ，= (1u << i); // 商的该位为1}}return quotient;int mainunsigned int dividend = 53;unsigned int divisor = 5;unsigned int result = divide(dividend, divisor);printf("%u / %u = %u\n", dividend, divisor, result);return 0;```以上的代码实现了一个32位无符号整数的除法操作，通过Restoring算法将除法运算转化为逐位比较、逻辑左移和减法等操作，最终得到商。

计算机算术运算随着计算机技术的发展，计算机已经成为了现代社会不可或缺的工具。

计算机的核心是处理器，而处理器的重要组成部分之一就是算术逻辑单元（ALU），它负责执行各种算术运算。

本文将介绍计算机算术运算的基本原理和常见的算术运算。

一、加法运算加法是最基本的算术运算之一。

在计算机中，加法运算可以通过加法器来实现。

加法器的输入是两个二进制数，输出是它们的和。

加法器的原理是将两个二进制数的每一位进行相加，并考虑进位。

如果某一位的和大于1，则产生进位，将进位传递到下一位的运算中。

通过级联多个加法器，可以实现多位数的加法运算。

二、减法运算减法是加法的逆运算。

在计算机中，减法运算可以通过加法器和逻辑门来实现。

具体来说，需要将减数取反（即将0变为1，将1变为0），然后将减数与被减数相加。

通过这种方式，可以实现减法运算。

三、乘法运算乘法是加法的重复运算。

在计算机中，乘法运算可以通过加法器和移位器来实现。

具体来说，乘法可以分解为多个部分的加法运算。

通过移位器，可以将乘数按位移动，并将每一位与被乘数相乘。

然后将所有的部分和相加，得到最终的乘积。

四、除法运算除法是乘法的逆运算。

在计算机中，除法运算可以通过除法器来实现。

除法器的输入是被除数和除数，输出是商和余数。

除法器的原理是通过重复减去除数，直到被除数小于除数为止。

每一次减法的次数就是商，最后剩下的被除数就是余数。

五、移位运算移位运算是在二进制数的基础上进行的。

移位运算分为左移和右移两种。

左移是将二进制数的每一位都向左移动一位，最低位补0。

右移是将二进制数的每一位都向右移动一位，最高位补0或者补1。

移位运算在计算机中有广泛的应用，例如在乘法和除法运算中。

六、位运算位运算是对二进制数的每一位进行的运算。

常见的位运算有与运算、或运算和异或运算。

与运算是将两个二进制数的对应位进行与操作，只有当两个对应位都为1时，结果位才为1。

或运算是将两个二进制数的对应位进行或操作，只有当两个对应位都为0时，结果位才为0。