EDA 8位乘法器 实验报告

南华大学

船山学院

实验报告

（2009 ~2010 学年度第二学期）

课程名称EDA

实验名称8位乘法器

姓名学号

专业计算机科学与

班级01

技术

地点8-212 教师

一、实验目的：

学习和了解八位乘法的原理和过程

二、设计思路：

纯组合逻辑构成的乘法器虽然工作速度比较快，但过于占用硬件资源，难以实现宽位乘法器，基于PLD 器件外接ROM 九九表的乘法器则无法构成单片系统，也不实用。这里介绍由八位加法器构成的以时序逻辑方式设计的八位乘法器，具有一定的实用价值，而且由FPGA 构成实验系统后，可以很容易的用ASIC 大型集成芯片来完成，性价比高，可操作性强。其乘法原理是：乘法通过逐项移位相加原理来实现，从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相加，直至被乘数的最高位。

三、实验逻辑图：

四、实验代码：

1) 选通与门模块的源程序ANDARITH.VHD LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY ANDARITH IS PORT (ABIN:IN STD_LOGIC;

DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0)); END ANDARITH;ARCHITECTURE ART OF ANDARITH IS BEGIN

PROCESS (ABIN ，DIN) BEGIN

FOR I IN 0 TO 7 LOOP

DOUT (I)<=DIN (I)AND ABIN; END LOOP;

S7[7..0]

S6[7..0]S6(8)

ARIEN D

REG16B

ADDER8B

ARIC TL

SREG8B

ANDARITH

OUT[15..0]

B[7..0]

A[7..0]START

CLK

Q[15..0]

D[8..0]

CLR CLK

GND

S5[7..0]

S6[8..0]

RSTALL

CLKOUT S5[7..0]

S7[15..8]B[7..0]

A[7..0]COUT

S[7..0]CIN DOUT[7..0]DIN[7..0]

ABIN QB

DIN[7..0]

LOAD CLK

ARIEN D CLK

START

U1U2U3

U4

U5

S2S3

S4S7[15..0]

S7[15..8]

S1

END PROCESS;

END ART;

2) 16位锁存器的源程序REG16B.VHDLIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY REG16B IS PORT (CLK:IN STD_LOGIC;

CLR:IN STD_LOGIC;

D:IN STD_LOGIC_VECTOR (8 DOWNTO 0)

Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0));

END REG16B;

ARCHITECTURE ART OF REG16B IS

SIGNAL R16S:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGIN PROCESS (CLK，CLR)

BEGIN

IF CLR = '1' THEN R16S<= "0000000000000000";

ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1'

THEN

R16S(6 DOWNTO 0)<=R16S(7 DOWNTO 1);

R16S(15 DOWNTO 7)<=D;

END IF;

END PROCESS;

Q<=R16S;

END ART;

3) 8位右移寄存器的源程序SREG8B.VHD

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY SREG8B IS

PORT (CLK:IN STD_LOGIC; LOAD :IN STD _LOGIC; BIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO 0);

QB:OUT STD_LOGIC );END SREG8B;

ARCHITECTURE ART OF SREG8B IS

SIGNAL REG8B:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN

PROCESS (CLK，LOAD)

BEGIN

IF CLK'EVENT AND CLK= '1' THEN

IF LOAD = '1' THEN REG8<=DIN;

ELSE REG8(6 DOWNTO0)<=REG8(7 DOWNTO 1); END IF;

END IF;

END PROCESS;

QB<= REG8 (0);

END ART;

4) 乘法运算控制器的源程序ARICTL.VHD LIBRARY

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ARICTL IS

PORT ( CLK:IN STD_LOGIC; START:IN

STD_LOGIC;

CLKOUT:OUT STD_LOGIC; RSTALL:OUT

STD_LOGIC;

ARIEND:OUT STD_LOGIC );

END ARICTL;ARCHITECTURE AR T OF ARICTL IS SIGNAL CNT4B:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

RSTALL<=START;

PROCESS (CLK，START)

BEGIN

IF START = '1' THEN CNT4B<= "0000";

ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN

IF CNT4B<8 THEN

CNT4B=CNT4B+1;

END IF;

END IF;

END PROCESS;

PROCESS (CLK，CNT4B，START)

BEGIN

IF START = '0' THEN

IF CNT4B<8 THEN

CLKOUT <=CLK; ARIEND<= '0';

ELSE CLKOUT <= '0'; ARIEND<= '1';

END IF;

ELSE CLKOUT <=CLK; ARIEND<= '0';

END IF;

END PROCESS;

END ART;

5) 8位乘法器的源程序MUL TI8X8.VHDLIBRARY

IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY MULTI8X8 IS

PORT(CLK:IN STD_LOGIC;

START:IN STD_LOGIC;

A:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

B:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

ARIEND:OUT STD_LOGIC;

DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)); END MULTI8X8;

ARCHITECTURE ART OF MULTI8X8 IS

COMPONENT ARICTL

PORT(CLK:IN STD_LOGIC;START:IN STD_LOGIC; CLKOUT:OUT STD_LOGIC;RSTALL:OUT STD_LOGIC; ARIEND:OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;COMPONENT ANDARITH

PORT(ABIN:IN STD_LOGIC;

DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); DOUT:OUT_STD_LOGIC_VECTOR( 7 DOWNTO 0) ); END COMPONENT;

COMPONENT ADDER8B

...

COMPONENT SREG8B

...

COMPONENT REG16B

...

SIGNAL GNDINT:STD_LOGIC;

SIGNAL

INTCLK:STD_LOGIC;

SIGNAL RSTALL:STD_LOGIC;

SIGNAL QB:STD_LOGIC;

SIGNAL ANDSD:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL DTBIN:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0); SIGNAL DTBOUT:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); BEGIN

DOUT<=DTBOUT;GNDINT<= '0';

U1:ARICTL PORT MAP(CLK=>CLK，START=>STAR T，CLKOUT=>INTCLK，RSTALL=>RSTALL，ARIEND=>ARIEND); U2:SREG8B PORT MAP

(CLK=>INTCLK，LOAD=>RSTALL.

DIN=>B，

QB=>QB);

U3:ANDARITH POR T MAP(ABIN=>QB，DIN=>A，

DOUT=>ANDSD);

U4:ADDER8B POR T

MAP(CIN=>GNDINT，A=>DTBOUT(15 DOWNTO 8)，B=>ANDSD，S=>DTBIN(7 DOWNTO 0)，COUT

=>DTBIN(8));U5:REG16B POR T MAP(CLK =>INTCLK，CLR=>RSTALL，

D=>DTBIN，

Q=>DTBOUT);

END ART;

五、实验结果：

六、实验心得：

通过本实验基本上了解了八位乘法的工作原理：乘法通过逐项移位相加原理来实现，从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相加，直至被乘数的最高位。