实验7 三位乘法器

1任务分析:三位乘法器的设计原理1知识准备:库与程序包2任务实施:三位乘法器的VHDL设计3任务七三位乘法器的VHDL设计2一、任务分析：三位乘法器的设计原理本次任务中所说的三位乘法器是指能实现三位二进制数的乘法运算的器件；其实二进制数的乘法与十进制数乘法类似，均可采用乘数的每一位均与被乘数相乘后错位累加。故也可与十进制乘法类似用算式的方式来表示运算过程，具体见下页图所示：根据二进制数的乘法法则：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1更可将算式中的结果进行简化。例如若B0=1，则（A2B0）（A1B0）（A0B0）=A2A1A0；若B0=0，则（A2B0）（A1B0）（A0B0）=0由于三位二进制数相乘的最大结果为111*111=110001，即数位为6位。而从算式中看经错位累加后数位还只有5位，故在程序设计中还应注意数位的处理。

计算过程中，乘数的每一位与被乘数相乘的中间结果需要进行一次加法运算。由于VHDL语言中对电路的输入端口的数据类型一般处理为逻辑型数据，所以此处出现了逻辑型数据做加法运算的情况。这也是在程序中需要处理的一个问题。知识准备:电路工作原理21、普通的赋值语句将一个值或者一个表达式传递给某一个数据对象，如信号，变量，或由此组成的数组。信号赋值语句变量赋值语句分类：注意信号和变量的定义位置赋值目标赋值符号组成：赋值源基本元素只能是信号和变量变量“：=”信号“<=”可以是一个数值或者是一个逻辑或运算表达式赋值目标与赋值源的数据类型必须严格一致。2、VHDL库和程序包

库（Library）是用于存放预先编译好的程序包（Package），程序包中定义了数据集合体、逻辑操作和元件等。主要是声明在设计或实体中将用到的常量，数据类型，元件及子程序等。

库可以使设计者共享已经编译好的设计结果。IEEE库：IEEE标准库

使用需声明STD库：VHDL标准库

使用无需声明ASIC库：EDA厂商提供库

使用需声明WORK库：现行作业库，当前工作目录的所有设计

使用无需声明USER库：用户自定义库

使用需声明VHDL库的种类

库的用法USE语句的使用有两种常用格式：

USE库名.程序包名.项目名；

USE库名.程序包名.ALL；例：

LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.STD_ULOGIC;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.RISING_EDGE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;格式：LIBRARY库名；USE库名.程序包名.All；库说明的作用范围

从一个实体说明开始到其所属的结构体、配置为止。当一个源程序中出现两个以上的实体时，必须重复说明。例：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYexample1IS(……)ENDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYexample2IS(……)END返回1、IEEE.STD_LOGIC_1164程序包用于说明STD_LOGIC数据类型;2、IEEE.STD_LOGIC_ARITH程序包可用于说明rising_edge函数3、IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED程序包可用于说明算术运算符的重载,即使得逻辑数据可以实现算术运算常用的VHDL库与程序包任务实施:三位乘法器的VHDL设计3libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;--进行加法运算符的重载entitymul3is port(a,b:instd_logic_vector(2downto0); y:outstd_logic_vector(5downto0));endmul3;--实体端口为三位的乘数和被乘数以及六位的积。architecturebehaveofmul3issignaltemp1:std_logic_vector(2downto0); signaltemp2:std_logic_vector(3downto0); signaltemp3:std_logic_vector(4downto0);--三个信号用于存储乘数的每一位与被乘数相乘的结果；begin temp1<=awhenb(0)='1'else"000"; temp2<=(a&'0')whenb(1)='1'else"0000"; tem