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1、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目录第1章 总体设计方案 11.1 设计环境 11.2 设计原理 2第2章 详细设计方案 42.1 总流程图 42.2上商置 0 模块流程图 62.3上商置 1 模块流程图 62.4商的符号流程图 7第 3 章 测试结果 93.1程序仿真 93.2仿真测试一 93.3仿真测试二 10附录 11参考文献 14第 1 章 总体设计方案1.1 设计环境伟福 COP2000 实验箱，用汇编语言编程实现定点原码一位除法器COP2000 计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组 成。实验
2、平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/ 右移单元、 地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器 单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、 总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、 20 个按键、字符式 LCD、 RS232 口。COP2000 集成调试软件(即仿真测试软件)共分为 6 部分：(1) 主菜单区 实现实验仪的各项功能的菜单，包括 文件编辑汇编运 行帮助五大项，各项线面做详细介绍 。(2) 快捷图标区 快速实现各项功能按键(3) 源程序/机器码区 在此区域有源程序窗口，反汇编窗口，EM程序代码窗 口
3、。源程序用于输入，显示，编辑汇编源程序：反汇编窗口显示程序编译 后的机器码及反汇编的程序；EM程序代码窗口用数据方式机器码。(4) 机构图/逻辑波形区 结构图能结构化显示模型机的各部件，以及运行时数 据走向寄存器值；逻辑波形图能显示模型机运行时所有信号的程序。(5) 微程序/跟踪区 微程序表格用来显示程序运行时微程序的时序，及每个时 钟脉冲各控制位的状态，跟踪表用来记录显示程序及微程序执行的轨迹， 指令系统可以帮助你设计新的指令系统。(6) 寄存器状态区 用来显示程序执行时各内部寄存器的值。1.2 设计原理定点原码一位除法器因为对余数的处理不同，又可分为恢复余数法和加减交替法，课设要求用恢复余
4、数法进行计算，但余数为负时，需加上除数，将其恢复成原来的余数，商符由两数符号位进行异或求得，商值由两数绝对值相除求得。恢复余数定点原码一位除法器实现的功能如表 1.1 所示，设计的电路应实现 表 1.1 中给定的功能。设：X=Xo Xi. XnY=Yo YiYnX0 X1 ,Y0Y1 分别为符号位， K 为两符号位的异或值X/Y=K*|X|/|Y|IXI/IYI利用恢复余数法求的，商根据余数的符号是正或负来判断。当为负时，上商为 0，同时还应该把除数再加到差上去，恢复余数为原来的正值之后再 左移一位。若差为0或为正值时，就没有恢复余数的操作，上商为1,余数左移 一位。其计算过程如下：例：已知
5、： X=0.1011Y=0.1101求： X/Y表1.1恢复余数定点原码一位除法器功能表被除数（余数）商说明0.10110.0000+-lyl（减去除数）+ 1.0011补1.11100.0000余数为负，上商0+0.1101恢复余数+lyl,补0.10110.0000被恢复的被除数1.0110J 1位+ 1.10110.0000+-lyl（减去除数）补0.10010.0001余数为正，上商11.0010J 1位+ 1.00110.0010+-lyl（减去除数）补0.01010.0011余数为正，上商10.1010J 1位+ 1.00110.0110+-lyl（减去除数）补1.11010.01
6、10余数为负，上商 0+0.1101恢复余数+lyl0.01010. 0110被恢复的被除数1.0100j 1位+ 1.00110. 1100+-lyl（减去除数）补0.01110. 1101余数为正，上商1商的符号位为：X0Y0= 131=0商值为： X/Y=0.1101第 2 章 详细设计方案2.1 总流程图用存储器R1和R2存储除数X和被除数Y,再将除数和被除数送到外存9FH 和9EH, X*, Y*, Y*补存入存储器Rl, R2和9CH中。(1)：余数R2加上Y*，判断余数正负，如果余数为正执行商置1模块； 否则执行商置0模块。并判断计数数值C是否为零，不为零执行(1)；为零执行(2
7、)：余数R2力口上Y*，判断余数正负，如果余数为正把商R0的最低位置1； 否则把商R0的最低位置0。将9FH和9EH地址存的除数和被除数的符号位进行异或，求出商的符号。输出商和余数，由OUT和R2分别显示。开始.VYI数2界否为零Y结束数加卜Y*1补.判断最髙位绘否为/ 输出余数和商 /输入除数仁除数 匕计数数值2杀数加-丫时补，判断最高位是否;判斯出商的符号位求出狀+ 丫趴 卜羽补上商置0卜-商豐丄簡置1模块闻蛊0模块图 2.1 总流程图2.2 上商置 0模块流程图上商置 0 模块中要进行恢复余数，原码一位除法器恢复余数法进行计 算，区别于加减交替算法。当余数为负时，将商的最后一位添 0，这
8、时， 需要进行恢复，余数加上Y*补，再将得到的余数和商同时左移一位，然 后余数再加上Y*补存到R2上，再判断余数的正负，如果余数为负时， 循环进行上商置 0 的操作，否则，进行上商置 1 的操作。图 2.2 上商置 0 模块流程图2.3 上商置 1模块流程图上商置 1 的算法比较简单，不存在不同的算法，原码一位除法都是相同的计 算。当余数为正时上商置 1，这时，再将得到的余数和商同时向左移一位，然后 余数加上Y*补存到R2上，在判断余数的正负。如果余数为正时，循环进行 上商置 1 的操作，否则，进行上商置 0 的操作。（ 开始 J1F余数为兀商置11F左移-位1F减去除数+卜碉补1r（结束）图
9、 2.3 上商置 1 模块流程图2.4 商的符号流程图商的符号计算原码一位除法和原码一位乘法一样都是单独处理的，商符由两 数的符号位进行异或运算求得，商值是由两数绝对值相除求得。将 9FH 和 9EH 地址的除数X和被除数Y分别右移四位，得到XI和Y1再将两数进行相加运算, 得到一个值是Z,然后判断Z的最低位是否为零，如果为零，则商的符号为正， 否则商的符号为负。图 2.4 商的符号流程图第3章测试结果3.1 程序仿真将事先编好的汇编程序输入到列表里，保存将格式改写成.asm,再进行仿真, 仿真可以一步一步进行仿真，你可以看到每步执行过程中，寄存器 R0R3 和累加 器 A 的变化，根据变化可
10、以知道每步执行是否正确，直到最后输出 OUT 和 R2。3.2 仿真测试一当 X=0.1011B， Y=0.1101B 时的仿真结果如下图所示。已知 X=0.1011B，Y=0.1101B,根据原码一位除法恢复余数法进行计算可得出商为0.1101，再将X 和 Y 的符号位进行异或可得出商的符号为正，所以最终商为 0.1101，余数为 0.0111。OUT显示出商结果：0DHR2 显示余数结果： 07H3.3 仿真测试二当 X=0.1001B，Y= 0.1101B 时的仿真结果如下图所示。已知 X=0.1001B，Y=0.1101B,根据原码一位除法恢复余数法进行计算可得出商为0.1011,再将
11、X 和 Y 的符号位进行异或可得出商的符号为负，所以最终商为 1.1101，余数为 1.1001。OUT显示出商结果：1BHR2 显示余数结果： 19H附录地址汇编语言机器码注释00MOV R2,#0B8E0B送除数X到R202MOV R1,#0D8D0D送被除数Y到R104MOV A,R171取除数X05MOV 9FH, A889F除数存到9F07MOV A,R272取被除数Y08MOV 9EH, A889E被除数存到9E0AMOV R0, #008C00送R3到A0CMOV A,R171送R0到A0DAND A,#0F5C0F求出Y* 补0FMOV 9C,A889CY*补存到9C11MOV
12、 R1, A81求出-Y*补送到R212MOV A,R17113CPL AE414ADD A,#011C0116AND A,#1F5C1F18MOV R1,A8119MOV A,R2721AAND A,#0F5C0F1CMOV R2,A821DMOV R3,#058F05R3初值05H1FMOV A,R272余数加上-Y* 补存到R220ADD A,R11121MOV R2,A8222MOV A,R373计数R3减1,存回R323SUB A,#013C0125MOV R3, A8326AND A,#0F5C0FR3和0F与28JZ 4DA44D为零跳到4D2AMOV A, R272判断R2符号
13、位是否 为12BAND A,#105C012DJZ 40A440为零跳到402FMOV A,R070上商置零30AND A,#075C0732MOV R0,A8033MOV A,R272余数加上Y*补34ADD A,9C189C36RL,AD4左移一位37MOV R2,A82存到R238MOV A,R070商送到A39RL,AD4左移一位3AMOV R0,A80存到R03BMOV A,R171余数加上-Y* 补存到R23CADD A,R2123DMOVR2,A823EJMP 22AC22跳到2240MOV A,R070上商置141OR A,#016C0143RL AD4左移一位44MOV R0,A80存回R045MOV A,R272余数左移一位46RL AD447MOV R2,A82存回R248MOV A,R171余数加上-Y* 补存到R
