實驗7 三位乘法器

1任務分析:三位乘法器的設計原理1知識準備:庫與程序包2任務實施:三位乘法器的VHDL設計3任務七三位乘法器的VHDL設計2一、任務分析：三位乘法器的設計原理本次任務中所說的三位乘法器是指能實現(xiàn)三位二進制數(shù)的乘法運算的器件；其實二進制數(shù)的乘法與十進制數(shù)乘法類似，均可采用乘數(shù)的每一位均與被乘數(shù)相乘后錯位累加。故也可與十進制乘法類似用算式的方式來表示運算過程，具體見下頁圖所示：根據二進制數(shù)的乘法法則：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1更可將算式中的結果進行簡化。例如若B0=1，則（A2B0）（A1B0）（A0B0）=A2A1A0；若B0=0，則（A2B0）（A1B0）（A0B0）=0由于三位二進制數(shù)相乘的最大結果為111*111=110001，即數(shù)位為6位。而從算式中看經錯位累加后數(shù)位還只有5位，故在程序設計中還應注意數(shù)位的處理。

計算過程中，乘數(shù)的每一位與被乘數(shù)相乘的中間結果需要進行一次加法運算。由于VHDL語言中對電路的輸入端口的數(shù)據類型一般處理為邏輯型數(shù)據，所以此處出現(xiàn)了邏輯型數(shù)據做加法運算的情況。這也是在程序中需要處理的一個問題。知識準備:電路工作原理21、普通的賦值語句將一個值或者一個表達式傳遞給某一個數(shù)據對象，如信號，變量，或由此組成的數(shù)組。信號賦值語句變量賦值語句分類：注意信號和變量的定義位置賦值目標賦值符號組成：賦值源基本元素只能是信號和變量變量“：=”信號“<=”可以是一個數(shù)值或者是一個邏輯或運算表達式賦值目標與賦值源的數(shù)據類型必須嚴格一致。2、VHDL庫和程序包

庫（Library）是用于存放預先編譯好的程序包（Package），程序包中定義了數(shù)據集合體、邏輯操作和元件等。主要是聲明在設計或實體中將用到的常量，數(shù)據類型，元件及子程序等。

庫可以使設計者共享已經編譯好的設計結果。IEEE庫：IEEE標準庫

使用需聲明STD庫：VHDL標準庫

使用無需聲明ASIC庫：EDA廠商提供庫

使用需聲明WORK庫：現(xiàn)行作業(yè)庫，當前工作目錄的所有設計

使用無需聲明USER庫：用戶自定義庫

使用需聲明VHDL庫的種類

庫的用法USE語句的使用有兩種常用格式：

USE庫名.程序包名.項目名；

USE庫名.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庫名；USE庫名.程序包名.All；庫說明的作用范圍

從一個實體說明開始到其所屬的結構體、配置為止。當一個源程序中出現(xiàn)兩個以上的實體時，必須重復說明。例：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYexample1IS(……)ENDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYexample2IS(……)END返回1、IEEE.STD_LOGIC_1164程序包用于說明STD_LOGIC數(shù)據類型;2、IEEE.STD_LOGIC_ARITH程序包可用于說明rising_edge函數(shù)3、IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED程序包可用于說明算術運算符的重載,即使得邏輯數(shù)據可以實現(xiàn)算術運算常用的VHDL庫與程序包任務實施:三位乘法器的VHDL設計3libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;--進行加法運算符的重載entitymul3is port(a,b:instd_logic_vector(2downto0); y:outstd_logic_vector(5downto0));endmul3;--實體端口為三位的乘數(shù)和被乘數(shù)以及六位的積。architecturebehaveofmul3issignaltemp1:std_logic_vector(2downto0); signaltemp2:std_logic_vector(3downto0); signaltemp3:std_logic_vector(4downto0);--三個信號用于存儲乘數(shù)的每一位與被乘數(shù)相乘的結果；begin temp1<=awhenb(0)='1'else"000"; temp2<=(a&'0')whenb(1)='1'else"0000"; tem