乘法器(Vivado实验)
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本文基于某[公式]大学某专业某计算机组成原理实验课程中所写实验报告，以供后来者参考。实验的主要内容为实现[公式]的乘法器，并在硬件层面模拟二进制乘法过程。实验的目的是让学习者理解二进制乘法原理，支持输入数据与输出数据的切换和显示。以下为实验的详细内容。
二进制乘法与十进制乘法实质上并无区别，只是进位机制不同。以十进制乘法为例，计算[公式]时，手算的竖式表达式实际上就是将乘数[公式]展开为多个部分，然后运用分配律，将被乘数乘入因数中，最终得到结果。为了节省计算时间，可以将[公式]的幂产生的[公式]省略不写，化繁为简，将乘法问题转换为多次简单的乘法和加法。
在二进制乘法中，乘法运算的竖式表达式则是将上述过程中的[公式]替换为[公式]。由于二进制数只有[公式]和[公式]两种，因此，每次乘法操作实际上就是在判断[公式]是否等于[公式]，还是等于[公式]自身。同时，[公式]左移操作相当于在结果中加入[公式]个[公式]，即相当于乘数左移[公式]位。根据这一原理，可以设计出二进制乘法器，实现乘法运算。
在硬件设计中，首先需要对被乘数[公式]进行处理，每次左移一位，同时根据乘数的当前状态判断是否将生成的数加入结果中。对于乘数[公式]，则每次右移一位，取出最低位参与乘法运算。如果乘数的某几位始终为[公式]，那么后续遍历可以提前结束，提高效率。以下是实现过程和关键模块的简要描述：
1. **乘法器Multiplier**：设计核心模块，实现二进制乘法运算。关键在于使用寄存器存储被乘数的左移结果，以及判断乘数状态，决定是否将生成的数加入结果中。
2. **显示切换Switch**：用于切换显示模式，显示输入数据或计算结果。
3. **显示模块Display**：复用之前设计的显示模块，用于显示数据。
4. **时钟分频CLK_div**：提供给显示模块所需的时钟频率。
5. **按键消抖ButtonDebounce**：为按键提供稳定输入，避免抖动影响。
6. **顶层文件Extern**：负责与外部交互，显示实验结果。
实验结果需在实际电路中验证，本文由于篇幅，未列出具体结果。
实验总结：理解实验原理是实现的关键。提前预想流程，动手实现时就能更加顺畅，减少错误。本实验通过设计实现二进制乘法器，加深了对计算机组成原理的理解。使用Zhihu On VSCode进行创作与发布，确保了文章的撰写与分享过程的高效与便捷。
