Booth算法_乘法器实验报告.docVIP

Booth乘法器实验报告 一、实验目的 1、理解并掌握乘法器的原理。 2、理解并掌握Booth算法，及其实现方式。 二、实验原理 1、乘法规律 假定是十进制数的各位要么为0要么为1，例如1000*1001 从上面可以得出乘法的基本规律： （1）从右到左用乘数的每一位乘以被乘数，每一次乘得的中间结果比上一次的结果往左移一位。 （2）积的位数比被乘数和乘数的位数要多得多。 （3）若十进制各位限制为0或1，则乘法变成 ①若乘数位为1，则简单的复制被乘数到合适的位置； ②若乘数位是0，则在合适的位置置0。 2、有符号数乘法—Booth乘法器 （1）1的分类 Booth算法的关键在于把1分类为开始、中间、结束3种，如下图 Booth算法1的分类示意图 （2）算法描述 以前乘法器的第一步是根据乘数的最低位来决定是否将被乘数加到中间结果积，而Booth算法则是根据乘数的相邻两位来决定操作，第一步根据相邻2位的4种情况来进行加或减操作，第二步仍然是将积寄存器右移。算法描述如下： ①根据当前位和其右边的位，作如下操作 00:0的中间，无任何操作； 01:1的结束，将被乘数加到积的左半部分； 10:1的开始，积的左半部分减去被乘数； 11:1的中间，无任何操作。 ② 将积寄存器算术右移一位。 对于Booth算法，举例如下：210*-310=-610 ，或者说是00102*11012=1111 10102 。运算过程见下表。 Booth算法运算过程 重 复 步 骤 被 乘 数（md） 积 （p） 0 初始值 0010 0000 1101 0 1 1：10-积=积-被乘数 2：积右移一位 0010 1110 1101 0 1111 0110 1 2 1：01-积=积+被乘数 2：积右移一位 0010 0001 0110 1 0000 1011 0 3 1：10-积=积-被乘数 2：积右移一位 0010 1110 1011 0 1111 0101 1 4 1：11-nop 2：积右移一位 0010 1111 0101 1 1111 1010 1 三、实验步骤 1、在PC机上完成ISE的安装。 2、完成工程设计。 3、下载。 四、实验现象 1、Modelsim 按照实例给出仿真结果 2、输入输出规则 （1）输入的4位被乘数md3~md0对应四个开关。 （2）输入的4为乘数mr3~mr0对应四个按键。 （3）乘积product的后两位对应LED点。 3、操作细节 Booth算法实验 重 复 步 骤 被 乘 数（md） 积 （p） 被 乘 数（-7）10 乘数是（6））library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity Booth is port ( md:in std_logic_vector(3 downto 0); mr:in std_logic_vector(3 downto 0); p: buffer std_logic_vector(8 downto 0); clk:in std_logic; final:buffer std_logic ); end entity; architecture rtl of Booth is signal count:std_logic_vector(2 downto 0); signal t:std_logic_vector(3 downto 0); shared variable c:std_logic_vector(4 downto 0); shared variable b:std_logic_vector(8 downto 0); begin process(clk) begin c(0):=0; if(clkevent and clk=1)then b(8 downto 0):=p(8 downto 0); if(count=000)then p(8 downto 5)=0000;p(4 downto 1)=mr(3 downto 0);p(0)=0; b(8 downto 5):=0000;b(4 downto 1):=mr(3 downto 0);b(0):=0; t(3 downto 0)=not md(3 downto 0)+1; final=0; else if(p(1