计算机组成原理实验：定点乘法器设计与仿真

"岳宇轩同学的计算机组成原理实验报告，内容涉及定点乘法的Verilog实现，使用了低效率的迭代乘法算法。实验包括完成multiply.v文件的代码编写和testbench.v文件的添加，以进行仿真和验证乘法器功能。" 在本次计算机组成原理的实验中，岳宇轩同学进行了定点乘法器的设计与仿真。定点乘法是数字电路设计中的基础操作，特别是在嵌入式系统和数字信号处理中广泛应用。定点数指的是在数值表示中固定小数点位置的数，通常用于硬件实现，因为它简化了硬件逻辑。 实验主要分为两部分： 1. **multiply.v文件的编写**：这个文件包含了乘法器的Verilog代码实现。Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。岳宇轩同学需要补全的multiply.v文件中定义了一个名为multiply的模块，该模块有以下几个关键输入和输出： - `clk`：时钟信号，所有数字逻辑系统的核心，控制着操作的同步。 - `mult_begin`：乘法开始信号，当此信号被激活时，启动乘法运算。 - `mult_op1` 和 `mult_op2`：乘法操作数，32位的定点数。 - `product`：乘积输出，由于是定点数，结果可能是64位。 - `mult_end`：乘法结束信号，表明运算已经完成。 代码中还定义了一个内部信号`mult_valid`，表示乘法运算正在进行，以及`op1_sign`和`op2_sign`，分别表示乘数的符号位。为了计算绝对值，正数的绝对值直接使用，而负数的绝对值通过取反加1得到。`op1_absolute`和`op2_absolute`是操作数的绝对值表示。 2. **testbench.v文件的添加**：这是一个测试平台，用于对multiply.v模块进行仿真实验。`testbench.v`通常包含用于驱动模块输入和检查输出的逻辑，以便验证模块的正确性。`timescale`指令定义了时间单位，使得仿真结果的时间精度更易理解。 实验过程中，岳宇轩同学需要根据给定的乘法算法，如低效率的迭代乘法，来编写multiply.v模块的逻辑。迭代乘法是一种简单但效率较低的方法，它通过重复的加法和移位操作来实现乘法。在仿真阶段，他会观察并分析生成的波形图像，以确认乘法器在各种输入条件下能否正确产生预期的乘积，并且在乘法完成后能正确发出`mult_end`信号。 这个实验不仅锻炼了学生对Verilog语言的理解和应用能力，也让他们深入理解了定点数乘法的硬件实现原理。通过实际操作，岳宇轩同学能够更好地掌握数字逻辑设计的基础知识，为后续的学习和实践打下坚实的基础。