计算机组成原理实验—补码两位乘.doc-资料库

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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：COP2000 实现补码两位乘院（系）：计算机学院专班学姓业：计算机科学与技术级：号：名：指导教师：完成日期： -I-

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...................................................................................................4 2.1 算法与程序的设计与实现...................................................................................4 2.2 流程图的设计与实现...........................................................................................5 第 3 章程序调试与结果测试.......................................................................................9 3.1 程序调试...............................................................................................................9 列举出调试过程中存在的问题................................................................................... 9 3.2 程序测试及结果分析...........................................................................................9 参考文献.........................................................................................................................10 附录（源代码）.......................................................................................................11 -II-

第 1 章总体设计方案第 1 章总体设计方案 1.1 设计原理在计算机中，二进制的基本算术运算多是采用补码进行的。本次课设的补码两位乘是根据补码一位乘推导出来，补码两位乘可以使用和补码一位乘类似的硬件，而计算速度接近补码一位乘的两倍。本次课设需要构造补码两位乘规则表，计算中可以根据查表依次运算下去。 Yn+1YnYn-1 表 1 补码两位乘规则表 Yn+1+Yn-2Yn-1 000 001 010 011 100 101 110 111 0 -2 1 -1 1 -1 2 0 操作部分积+0，右移 2 位部分积加 2[-X]补，右移两位部分积+[X]补，右移两位部分积+[-X]补，右移两位部分积+[X]补，右移两位部分积+[-X]补，右移两位部分积+2[X]补，右移两位部分积+0，右移两位 1.2 设计思路（1）被乘数 X，乘数 Y 均以补码形式参加运算，乘法的每一步对乘数的两位进行，即右移两位。（2）乘数[Y]在计算时采用两位符号位，初始附加位添一个 0。（3）被乘数[X]在计算时采用三位符号位。（4）部分积初始为 0，计算过程中采用三位符号位。（5）每一步计算，按照乘数的最低三位的值查找操作规则表 1，根据上一步的部分积和规则表的操作，计算本步的部分积。（6）每步操作后，将部分积和乘数右移两位，乘数右移后，原来的最低两位被移除出舍弃，其余各位位权依次下降。重复（4），但最后一步操作不右移。 1.3 设计环境利用伟福 COP2000 型计算机组成原理实验仪软件和计算机，在 COP2000 实验仪软件上编程实现补码两位乘。伟福 COP2000 实验仪软件的指令集分为如下大类：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 -1-

返回指令、输入输出指令。第 1 章总体设计方案本程序所用到的相应的指令集如下：（1）算术逻辑运算指令 ADD A, R? ADD A,#II SUB A,#II A,R? AND OR A,R? 将寄存器 R？的值加入到累加器 A 中立即数#II 加入到累加器 A 中从累加器中减去立即数后加入到累加器 A 中累加器 A 与寄存器 R?的值累加器 A 或寄存器 R?的值（2）数据传送指令 MOV MOV MOV MOV MOV RR RL A,R? A,MM MM,A R?,A R?#II A A （3）跳转指令 MM JC MM JZ JMP MM 将寄存器 R?的值送到累加器 A 中将存储器 MM 地址中的值送到累加器 A 中将累加器 A 中的值送到存储器 MM 地址中将累加器 A 中的值送到寄存器 A 中将立即数 II 送到寄存器 R?中累加器右移指令累加器左移指令若进位标志置 1，跳转到 MM 地址若零标志位置 1，跳转到 MM 地址跳转到 MM 如下为 COP2000 计算机组成原理实验软件截图： -2-

第 1 章总体设计方案图 2 COP2000 运行环境 -3-

沈阳航空航天大学课程设计报告第 2 章详细设计方案第 2 章详细设计方案 2.1 算法与程序的设计与实现本课设采用伟福 COP2000 实验仪软件和计算机实现补码两位乘功能，利用伟福 COP2000 的指令集编程实现。算法具体描述：（1）计算复杂性包括：+[X]补，+2[X]补，+[-X]补，+2[-X]补；（2）进行初始化，并且设置计数单元与建立特殊表。因为每次计算需要进行三次移位，所以用 MOV A,#03H 与 MOV 9AH,A 来将循环次数存入内存单元。然后再进行初始化操作，将存储部分积的 R1 置零，再将用来存储特殊表的 90H，97H 内存单元置零。接下来再通过输入的被乘数判断其正负，如果被乘数是负，在前面两位加上 1，如果是整数则无需操作，直接构造特殊表。（3）输入乘数后，将乘数移至最前端，执行 LOOP2，首先设置移位次数，取出成熟后，判断乘数的后两位及附加位的值，根据所查的值访问特殊表，进而确定加数，之后将部分积与加数相加得到新的部分积，得到结果后，判断总循环是否结束，之后进行判断移位的操作，部分积的最高位如果是 1，移位后仍然置 1。部分积最低位如果是 1，乘数右移之后最高位置 1. （4）根据乘数后两位及附加位来确定 R3，并通过 R3 间接访问特殊表。将访问的数据作为加数与部分积相加，然后判断两次循环是否结束，如果两次运算循环结束，则结束运算，否则将部分积与乘数同时右移两位再根据有效位来通过 R3 访问特殊表。相加移位运算结束后再将部分积与乘数同时右移一位，将数据位置有效，输出数据。 -4-

沈阳航空航天大学课程设计报告第 2 章详细设计方案 2.2 流程图的设计与实现本部分包含实现中主要部分的流程图 1. 构造规则表：开始输入被乘数 X 存入 R0 90H 存入 0，91H 存入[X]补 92H 存入[X]补，93H 存入 2[X]补 94H 存入 2[-X]补，95H 存入[-X]补 96H 存入[-X]补，97H 存入 0 结束图 2.2.1 构造规则表流程图 -5-

沈阳航空航天大学课程设计报告第 2 章详细设计方案 2.乘数处理操作：开始输入乘数 Y 左移两位并存入 R2 结束图 2.2.2 乘数处理操作流程图 -6-

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