基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的实现

计算机硬件课程设计报告——拓展接口的复杂模型机设计学院：计算机科学与工程学院专业：计算机科学与技术班级：组员1：组员2：起止时间：目录一、实验目的 (3)二、实验内容 (3)三、实验思路 (3)四、实验原理 (3)五、实验步骤 (10)六、实验设计 (11)七、实验心得 (14)一、实验目的经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。

二、实验内容搭建一台有拓展接口的8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。

三、实验思路1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。

2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。

4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。

根据指令的复杂程度。

每条指令所需要的机器周期数。

对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。

5、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。

6、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中。

7、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。

四、实验原理1、指令系统及指令格式（1）数据格式8位。

（2）指令格式：指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控制转移指令、I/O指令、停机指令。

一般指令格式如下：O P-C O D E（4位）R S（2位）R D（2位）D A T A /A D D R （8位）其中R S 、R D 可以是R 0、R 1、R 2中任一个，它们的代码分别为00、01、10。

《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。

它是运算器的核心。

可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。

两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。

进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。

触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。

QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。

复杂模型机实验实验报告(共9篇)_复杂模型机实验报告计算机组成原理实验报告实验题目：一台模型计算机的总体设计之复杂模型机设计实验目的：(1)在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统，构造一台复杂模型计算机，建立一台基本完整的整机。

(2)为其定义至少五条机器指令，并编写相应的微程序，通过联机调试，观察计算机执行指令：从取指令、指令译码、执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况，进一步掌握整机概念。

实验设备TDN-CM+教学实验系统一套、微型计算机一台、排线若干。

实验原理：(1)数据格式及指令系统：①数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为8位，其格式如下：其中，第7位为符号位，数值表示范围是－27 ≤X≤27－1 ②指令格式模型机设计4大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。

A．算术逻辑指令设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目标寄存器，并规定：九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式见表5.2－1。

B.访问及转移指令：模型机设计两条访问指令，即存数(STA)、取数(LDA)，两条转移指令，即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移(BZC)，指令格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RD为目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。

D为位移量(正负均可)，M为寻址模式，其定义如下：本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。

C．I/O指令：输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。

D．停机指令：停机指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。

③指令系统：本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令七条，移位指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其它指令一条。

《计算机组成原理》课程设计报告课程设计题目：两个数的乘法运算小组成员：….完成日期：第十一周模型机设计实验一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。

其功能为：输入两个数，进行两个正数（二进制4位）的乘法运算,输出结果。

二、实验内容编写程序，运行程序，观察并记录运行结果。

三、实验仪器1、ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排线若干3、PC机一台四、预备知识1、数据格式8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：－1≤X＜127。

2、指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。

（1）算术逻辑指令规定：算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表2—3。

（2）访存指令及转移指令模型机设计2条访存指令，即存数（STA）、取数（LAD），2条转移指令，即无条件转移（负均可）本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。

（3）I/O指令其中，在IN 指令中，addr=01，选中“输入”中的开关组作为输入设备，在OUT指令中，addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码块作为输出设备。

（4）停机指令HALT指令，机器码为60H，用于实现停机操作。

3、指令系统复杂模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。

表2-3列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。

我们依然采用复杂模型机指令系统中的部分指令。

五、实验的机器指令程序如下：地址内容助记符说明00 14 IN R0 ; 作计数器用，00000001→R001 15 IN R1 ; 输入X的值，0000xxxx→R102 05 STA R1 ; X→22H03 2204 15 IN R2 ; 输入Y→R2，0000xxxx→R205 06 STA R2 ; R2→23H06 2307 42 CLR R2 ; R2清零08 06 STA R2 ; 存入结果R2→24H09 240A 02 LAD R2 ; 提取[23H]→R20B 230C 6A RRC R2,R2 ; R2带进位右循环一位→R2 0D 06 STA R2 ; 循环结果→23H0E 230F 02 LAD R2 ; 提取结果S，[24H]→R210 2411 0C BZC [15H] ; 有进位跳转到15H12 1513 08 JMP [18H] ; 无条件跳转到[18H]14 1815 01 LAD R1 ; 提取X→R116 2217 56 ADC R1,R2 ; R1+R2→R218 6A RRC R2,R2 ; R2带进位右循环一位→R219 06 STA R2 ; 循环结果→24H1A 241B70 RLC R0,R0 ; R0带进位左循环一位→R0 1C 0C BZC [20H] ; 有进位跳转到20H1D 201E 08 JMP [0AH] ; 无条件跳转到[0AH]1F 0A20 2A OUT R2 ; 输出R2中的结果21 60 HATL ; 停机22 XX23 XX24 XX六、程序机器指令和微程序以上程序的机器指令如下：$P0014 $P0115 $P0205 $P0322$P0416 $P0506 $P0623 $P0772$P0806 $P0924 $P0A02 $P0B23$P0C6A $P0D06 $P0E23 $P0F02$P1024 $P110C $P1215 $P1308$P1418 $P1501 $P1622 $P1756$P186A $P1906 $P1A24 $P1B70$P1C0C $P1D20 $P1E08 $P1F0A$P202A $P2160微程序如下$M00018108 $M0101ED82 $M0200C050$M0300A004 $M0400E098 $M0501B406$M06959B41 $M07298838 $M0801ED8A$M0901ED8C $M0A00A01E $M0B018001$M0C00201F $M0D019801 $M0E19880F$M0F019801 $M1001ED83 $M11001001$M12030401 $M13018016 $M143D9A01$M1501A205 $M16318207 $M1731820E$M18009001 $M19028401 $M1A05DB81$M1B0180DC $M1C018001 $M1D05DB8D$M1E070A08 $M1F068A09七、复杂模型机的数据通路框图WE图2-7复杂模型机数据通路框图八、复杂模型机实验接线图接到指令单元接到开关单元九、复杂模型机实验流程图十、课程设计总结1、成员总结体会…2、遇到的问题和解决的方法等1）寄存器不够用。

8位模型机是一种通用的电子计算机，可以实现各种算法运算。

本文将重点介绍如何在8位模型机上实现定点原码一位乘法运算，以及具体的实现方法。

一、定点原码一位乘法运算介绍
定点原码一位乘法是指两个数在二进制表示下的乘法运算中，将其中一个数按照原码形式进行运算，即将数值和符号表示在不同的位上。

该运算可以用于处理正数、负数的乘法运算。

二、实现方法
在8位模型机中实现定点原码一位乘法，可以采用硬件电路或软件算法两种方法。

硬件电路方法需要设计乘法器，用于实现两个8位二进制数的乘法。

具体来说，乘法器需要先将其中一个数（被乘数）的符号位进行扩展，然后把两个数乘起来，最后将符号位重新还原。

这种方法的优点是速度快，但是实现难度较大。

软件算法方法可以采用循环累加法，即对于被乘数和乘数的每一位，分别进行乘法运算，然后将得到的乘积加起来，最终得到结果。

这种方法的优点是实现简单，但是速度相对较慢。

三、具体实现过程
本文以软件算法方法为例，介绍如何在8位模型机上实现定点原码一位乘法。

1. 首先定义两个8位二进制数作为被乘数和乘数。

2. 对于被乘数和乘数的每一位，进行乘法运算。

3. 将得到的乘积加起来，得到最终结果。

4. 对于结果的符号位进行处理。

5. 输出结果。

四、总结
本文介绍了在8位模型机上如何实现定点原码一位乘法运算，其中包括硬件电路和软件算法两种方法。

对于软件算法，采用循环累加法可以简单实现。

在实际应用中，可以根据不同的需求选择不同的实现方式。

该算法可以用于处理正数、负数的乘法运算，为计算机科学的发展提供了基础。

计算机题选择题1.电⼦计算机之所以能够快速、⾃动、准确地按照⼈们意图进⾏⼯作，其最主要的原因是（D）。

D.存储程序2.电⼦计算机的发展过程经历了四代，其划分依据是（D）D.计算机的体积3. 欧拉于1736年研究并解决的七桥问题，属于计算机科学⽅法论的3个过程中的（D）。

D.A和B4. 当交通灯随着车流的密集程度⾃动调整，⽽不再是按固定的时间间隔放⾏时，我们说，这是计算思维（C）的表现。

C.智能化5. （D）是运⽤计算机科学的基础概念进⾏问题求解、系统设计以及⼈类⾏为理解等涵盖计算机科学之⼴度的⼀系列思维活动。

D.计算思维6. 图灵机就其计算能⼒⽽⾔，它能模拟（C）C.任何现代计算机7. 计算思维最基本的内容为（B）A.抽象B.A和CC.递归D.⾃动化8. 下⾯对计算机特点的说法中，不正确的说法是（B）B.随着计算机硬件设备及软件的不断提⾼和发展，其价格也越来越⾼9. 办公⾃动化是计算机的⼀项应⽤，按计算机应⽤的分类，它属于（A）A.科学计算10. 计算机学科的⽅法论有3个过程，但不包括（B）B.实验和验证11. 下列叙述中正确的是AA.整数⼆进制原码的补码是原码本⾝12. 将⼗进制数215转换成⼆进制数是（A）A.1101011113. ⼀个计算机字的字长为（C）C.依机器⽽定14. ⽤⼆进制编码⽅式表⽰⼗进制数字的编码是（A）A.B C D码15. 在微型计算机中，应⽤最普遍的字符编码是(A)A.AS C II码16. 按对应的AS C II码值来⽐较（A）A.空格⽐逗号⼩17. 以⼆进制和程序控制为基础的计算机结构是由（C）最早提出的C.冯·诺依曼18. ⽤8位⼆进制补码表⽰带符号的定点整数，则它能表⽰的数的范围是CC.-128~+12719. （A）表⽰整数的⽅法是计算机中存储整数最常⽤的⽅法A.⼆进制补码20. 在计算机中，1MB指的是（A）A.1024KBC.扩展总线22. 在下列设备中，（A）不能作为微型计算机的输出设备。

一、介绍Verilog HDL（硬件描述语言）是一种用于建模电子系统的硬件描述语言，常用于数字电路设计和验证。

在Verilog HDL中，实现两位乘法器是一个常见的需求，本文将介绍如何使用Verilog HDL设计和实现一个两位乘法器。

二、两位乘法器的原理两位乘法器是用于计算两个二进制数的乘积的电路。

对于两个n位的二进制数A和B，它们的乘积可以使用shift-and-add算法来计算。

具体来说，可以将A拆分为A[0]和A[1]，B拆分为B[0]和B[1]，然后计算A[0]*B[0]、A[0]*B[1]、A[1]*B[0]和A[1]*B[1]，最后将它们的和相加即可得到A*B的结果。

三、Verilog HDL的实现使用Verilog HDL可以轻松地实现两位乘法器。

以下是一个简单的Verilog HDL代码实现：```verilogmodule two_bit_multiplier(input [1:0] A, // 两位输入input [1:0] B,output [3:0] result // 四位输出);reg [3:0] temp; // 临时变量用于保存计算的结果always (A or B) begintemp[0] = A[0] B[0]; // 计算A[0]*B[0]temp[1] = A[0] B[1]; // 计算A[0]*B[1]temp[2] = A[1] B[0]; // 计算A[1]*B[0]temp[3] = A[1] B[1]; // 计算A[1]*B[1]result = {temp[3],temp[2]+temp[1],temp[0]}; // 将计算结果相加并输出endendmodule```上述Verilog HDL代码描述了一个两位乘法器模块。

模块有两个2位输入A和B，以及一个4位输出result。

通过使用always块来计算A 和B的乘积，并将结果存储在temp变量中；将temp中的值相加并输出到result中。