计算机组成原理课程设计--硬件加减法器的设计

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1、 1 学学 号：号： 课课 程程 设设 计计 题题 目目 硬件加减法器的设计硬件加减法器的设计 教教 学学 院院 计算机学院计算机学院 专专 业业 计算机科学与技术计算机科学与技术 班班 级级 姓姓 名名 指导教师指导教师 年 月 日 2 课程设计任务书课程设计任务书 20122013 学年第 1 学期 学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 工作部门：工作部门： 一、课程设计题目一、课程设计题目 硬件加减法器的设计 二、课二、课程设计内容程设计内容（含技术指标） 1利用 QUARTUS 软件设计 8 位的补码加减法电路。 方案一：用原理图设计法设计 8 位行波进位加

2、减法器。 方案二：用原理图设计法设计 8 位超前进位加法器。 方案三：用 VHDL 设计法设计 8 位加减法器。 2. 输入两个 8 位数据分别存放在 A、B 寄存器中，通过计算，将结果 Y 以十进 制显示在数码管上，并判断是否产生溢出，用 V 表示，如果溢出，使蜂鸣器报警。 总体框图参考下图： 三、进度安排三、进度安排 加减法器 A B Y IN(70) LDB LDA V 3 1. 2012 年 12 月 29 日，课题讲解，布置任务 2. 2012 年 12 月 30 日到 2013 年 1 月 4 日，查阅资料，分析、讨论与设计 3. 2013 年 1 月 5 日到 8 日，进行各子模

3、块的设计，并进行调试 4. 2013 年 1 月 9 日到 10 日完成各模块联调，进行测试 5. 2013 年 1 月 11 日，成果验收，进行答辩 四、基本要求四、基本要求 1. 能够熟练掌握计算机中补码加法减法的计算方法及溢出判断方法； 2. 掌握硬件描述语言 VHDL 及原理图设计方法； 3. 熟练掌握 Quartus II 软件平台； 4. 各小组按模块分工，每人独立完成自己负责的模块； 5. 合作完成最终的硬件下载及调试； 6. 独立撰写符合要求的课程设计报告。 4 目 录 1 课程设计概述课程设计概述 . 5 1.1 课设目的 5 1.2 设计任务 5 1.3 设计要求 5 2

4、实验原理与环境实验原理与环境 . 6 2.1 实验原理 7 2.2 实验环境 8 3 总体方案设计总体方案设计 . 8 3.1 需求分析 9 3.2 硬件设计 9 3.3 软件设计 12 4 实验过程与调试实验过程与调试 . 15 4.1 仿真 XXX . 15 4.2 主要故障与调试 . 16 4.3 实验流程图. 17 5 设计总结与心得设计总结与心得 . 18 5.1 课设总结 18 5.2 课设心得 18 参考文献参考文献 18 5 1 课程设计概述 1.1 课设目的 计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计属于设计型实验， 不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，而且通过进

5、行设计及实现，进一步提高 分析和解决问题的能力。 （1）熟悉所学知识，将所学到的知识加以实践，了解实际电路的工作原理，了解 设计的原理，进步熟悉了计算机的运算器的运行结构，掌握硬件电路的设计，动手 设计，将课堂所学加以运用。能够熟练掌握计算机中补码加法减法的计算方法及溢 出判断方法； （2）掌握硬件描述语言 VHDL 及原理图设计方法； （3）熟练掌握 Quartus II 软件平台。 1.2 设计任务 计算机系统设计的总体目标是设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信 号。所设计的主机系统能支持自动和单步运行方式。 具体设计任务如下： 1利用 QUARTUS 软件设计 8 位的补码加减法电

6、路。 用原理图设计法设计 8 位行波进位加减法器。 2. 输入两个 8 位数据分别存放在 A、B 寄存器中，通过计算，将结果 Y 显示在 数码管上，并判断是否产生溢出，用 V 表示，如果溢出，使蜂鸣器报警。 1.3 设计要求 根据理论课程所学的至少，设计出简单计算机系统的总体方案，结合各单元实 验积累和课堂上所学知识，选择适当芯片，设计简单的计算机系统，具体要求如下： 6 （1） 根据课设指导书的要求，制定设计方案。 （2） 设计一个八位二进制数的寄存器。 （3） 设计一个八位二进制数的加减法器。 （4） 画出自己所涉及计算机系统的原理图和器件连接头。 （5） 设计硬件电路，载入试验箱实现功能。 7 2 实验原理与环境 2.1 实验原理 运用到数字逻辑与计算机组成原理知识，包括逻辑电路的设计，及加减法器的 原理，根据运算的过程得到方程，一句方程画出原理图。 一位全加器的原理为，两个二进制数 Ai，Bi 和一个进位输入 Ci相