加减交替法实现定点原码四位除法器设计详解

该文档详细介绍了计算机组成原理课程设计中关于加减交替法定点原码一位除法器的设计。设计者马芊在沈阳航空工业学院的计算机科学与技术专业背景下，针对四位二进制数的定点原码除法运算，选择了加减交替法作为实现策略。加减交替法与恢复余数法不同，它在遇到负余数时不立即恢复，而是通过加上除数的补码来继续运算。具体步骤如下： 1. 设计原理：加减交替法的核心在于，当余数为正时，商位增加1，通过将余数左移一位后减去除数；当余数为负时，商位保持不变，同样进行左移并加上除数的补码。这种方法简化了恢复过程，提高了运算效率。 2. 顶层设计方案：设计包括输入寄存器、选择器模块、移位电路、加法器、相反数补码模块、控制器、商寄存器以及恢复余数寄存器等关键组件。设计过程涉及创建顶层图形设计文件，选择适合的器件，并进行编译、综合和适配。 3. 功能模块设计：每个模块都有明确的功能，如输入寄存器负责数据的暂存，选择器根据控制信号决定操作方向，移位电路执行左移或加法/减法操作，加法器用于执行加法运算，相反数补码模块用于处理负数，控制器控制整个运算流程，商寄存器存储最终商，而恢复余数寄存器仅在需要时才使用。 4. 实现步骤：设计者按照特定的规则进行操作，例如当余数为负且需要商为0时，会使用加法来补偿负数的影响，确保最后能得到正确的结果。整个过程强调了对硬件电路的精确设计和调试。 5. 编程下载与测试：设计完成后，进行了编程下载和硬件测试，以验证加减交替法是否能准确地实现定点原码除法运算，同时分析测试结果，确保设计的正确性和有效性。 这份设计报告展示了加减交替法在定点原码除法器中的应用，既注重理论原理，又强调了实际操作和实践检验，对于理解数字逻辑设计和计算机系统实现具有重要意义。