LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES PRÁCTICA 9

LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES
PRÁCTICA 9
Objetivo: Diseño e implementación de un multiplicador secuencial de números de 4
bits sin signo usando la herramienta de diseño Xilinx Foundation. El diseño se realizará
con captura de esquemáticos y será necesario realizar su simulación funcional antes de
proceder a su implementación.
reloj
A (4 bits)
B (4 bits)
S (8 bits)
Multiplicador
FIN
INI
Figura 1
Realización: Para realizar la multiplicación se usará el algoritmo de suma y
desplazamiento. Suponiendo que el multiplicando se encuentra almacenado en el
registro A y el multiplicador en el registro B, el algoritmo de suma y desplazamiento
tendrá el siguiente pseudocódigo:
C := 0
For i := 0 to 3 {
If b0 = 1 {
C := C + A
Desplazar un bit a la derecha el CARRY-C-B
}
else {
Desplazar el conjunto 0-C-B un bit a la derecha
}
}
Si se realiza la suma parcial, el acarreo de salida se almacena en un biestable D.
Si no hay suma parcial, el biestable se pone a 0. En cualquier caso, la salida del
biestable se introduce en el registro C.
El resultado de la multiplicación se encuentra en los registros C y B. La ruta de
datos del multiplicador (figura 2) estará formada por tres registros de 4 bits con
posibilidad de carga, desplazamiento y puesta a 0, un biestable y un sumador de 4 bits.
LA
CC LC DC
LB DB
4
4
A
D
C
C0
B
b0
Cin
SUMADOR
0
CD
Salida
Figura 2
El diagrama de estados de un posible controlador para implementar este
algoritmo con la ruta de datos de la figura 2 se muestra en la figura 3.
S0
F
S1
Fin
F
S2
Fin
S3
Figura 3
La señal F es el resultado de comparar el valor de la señal de entrada INI en un
instante de tiempo anterior (valor almacenado en un biestable) y el actual. Si la señal
INI ha cambiado el valor de F será 1 y procederemos con la multiplicación, sino será 0 y
se permanecerá en el estado S1 a la espera de que esta señal cambie (F= XOR(INI,
INI_OLD).
Para construir la máquina de estados usaremos biestables D y puertas lógicas. La
realimentación entre los estados S2 y S3 representa el bucle for y se tendrá que realizar 4
veces (para lo cual se utilizará un contador módulo 4 para contar el número de veces
que se ha ejecutado el bucle). Tras la cuarta iteración del bucle (estado contador = 11),
la señal FIN se pondrá a 1 y habrá terminado la multiplicación.
S0:
S1:
S2:
S3:
Se carga en un biestable el valor de la señal INI y a continuación el
sistema siempre se va al estado S1.
Si F = 1 se cargan los registros A y B con el valor de los operandos (LA
= LB = 1). Se inicializa a 0 el registro C (CC = 1). Y se pasa a S2.
Si B0 = 1 se carga en el registro C (LC = 1) el resultado de la suma A + C,
y se carga el biestable D con el acarreo.
Si B0  1, se inicializa el biestable D a 0 (CD = 1) y se pasa al estado S3.
Se incrementa el contador del bucle (INC = 1) y se desplaza el conjunto
D – C – B (DC y DB = 1).
Si FIN = 0 se vuelve al estado S2.
Si FIN = 1 se vuelve al estado S0.