计算机系统设计 - 乘法器与除法器 🔗

结构 🔗

• 被乘数寄存器 Multiplicand - 8位，具有左移操作 shift_left
• 乘数寄存器 Multiplier - 4位，具有右移操作 shift_right ，最低位接到控制器 multiplier_lowbit
• 8位加法器 8-bit Adder，具有使能端 add_en
• 乘积寄存器 Product - 8位，具有写使能端 product_write
• 控制电路，输入 multiplier_lowbit，输出 shift_left，shift_right ，add_en，product_write

初始化 🔗

• 将被乘数置于被乘数寄存器的低4位

• 将乘数置于乘数寄存器中

• 将乘积寄存器置0

第一步 🔗

(1)检查乘数寄存器最低位 multiplier_lowbit 是否为1

(1a)若 multiplier_lowbit 为1，将乘数寄存器中的内容与乘积寄存器中的内容相加，结果写入乘积寄存器：add_en=1 product_write=1

第二步 🔗

(2)对被乘数寄存器左移，对乘数寄存器右移 shift_left=1 shift_right=1

第三步 🔗

(3)判断是否已经是第四个循环，若不是，则进入下一个循环

结构 🔗

余数寄存器 Remainder - 8位

除数寄存器 Divisor - 8位

商寄存器 Quotient - 4位

8位运算器 ALU

控制电路

初始化 🔗

a - 将8位被除数放入余数寄存器

b - 将4位除数放入除数寄存器的高4位

c - 将4位商寄存器置0

第一步 🔗

执行减法运算：余数寄存器 - 除数寄存器，结果保存到余数寄存器中

第二步 🔗

检查余数寄存器

(2a)若值大于或等于0，将商寄存器左移1位，将新的最右位设为1

(2b)若值小于0，则需要回退第一步的操作，执行加法运算：余数寄存器 + 除数寄存器，结果保存到余数寄存器；然后商寄存器左移1位，将新的最右位设为0

第三步 🔗

将除数寄存器右移1位

第四步 🔗

检查是否是第4+1轮循环，若不是则进入下一轮循环