沈阳航空工业学院课程设计报告
1.3 设计环境
（1）硬件环境：
?伟福COP2000型计算机组成原理实验仪
COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器B、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、RS232口。
COP2000计算机组成原理实验系统各单元部件都以计算机结构模型布局，清晰明了，系统在实验时即使不借助PC 机，也可实时监控数据流状态及正确与否, 实验系统的软硬件对用户的实验设计具有完全的开放特性，系统提供了微程序控制器和组合逻辑控制器两种控制器方式， 系统还支持手动方式、联机方式、模拟方式三种工作方式，系统具备完善的寻址方式、指令系统和强大的模拟调试功能。 （2）EDA环境：
? Xilinx foundation f3.1设计软件
该系统由设计入口工具、设计实现工具、设计验证工具三大部分组成。 设计入口工具包括原理图编辑器、有限状态机编辑器、硬件描述语言（HDL）编辑器、LogiBLOX模块生成器、Xilinx内核生成器等软件。其功能是：接收各种图形或文字的设计输入，并最终生成网络表文件。设计实现工具包括流程引擎、限制编辑器、基片规划器、FPGA编辑器、FPGA写入器等软件。设计实现工具用于将网络表转化为配置比特流，并下载到器件。设计验证工具包括功能和时序仿真器、静态时序分析器等，可用来对设计中的逻辑关系及输出结果进行检验，并详尽分析各个时序限制的满足情况。
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图 1.2 Xilinx foundation f3.1设计平台
? COP2000集成调试软件
COP2000 集成开发环境是为COP2000 实验仪与PC 机相连进行高层次实验的配套软件，它通过实验仪的串行接口和PC 机的串行接口相连，提供汇编、反汇编、编辑、修改指令、文件传送、调试FPGA 实验等功能，该软件在Windows 下运行。
图 1.3 COP2000计算机组成原理集成调试软件
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第2章 详细设计方案
2.1 顶层方案图的设计与实现
顶层方案图是实现两个四位二进制数的定点原码一位除法器的的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完成，电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。在完成原理图的功能设计后，把输入和输出信号安排到XCV200指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定。
2.1.1创建顶层图形设计文件
顶层图形文件主要由两个六位的二进制数输入端、一个功能使能端、一个数据清零端和一个脉冲控制端，一个六位余数输出端、一个四位商输出端和一个两位符号位输出端组装而成的一个完整的设计实体。除法器的设计采用自顶向下的设计思路和自底向上的实现思想。除法运算作为顶层模块，可利用Xilinx foundation f3.1中的器件来实现，顶层图形文件结构如图2.1所示。
图2.1 定点原码一位除法器顶层图形文件结构
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2.1.2器件的选择与引脚锁定
（1）器件的选择
由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，故采用的目标芯片为Xlinx XCV200可编程逻辑芯片。 （2）引脚锁定
被除数A [0:5]为六位输入信号，除数B [0:5]为六位输入信号，时钟脉冲CLK、电路使能端CE和清零端CLR各占一位管脚；所得的商SHANG [0:4]占有五位信号，余数YUSHU [0:5]占六位信号，以及符号FUHAO1和FUHAO2各占一位信号，把顶层图形文件中的输入和输出信号安排到Xlinx XCV200芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号及Xlinx XCV200芯片引脚对应关系如表2.1所示。
表2.1 引脚锁定对应
输入信号 XCV200芯片引脚信号 P96 P97 P100 P101 P102 P103 P81 P82 P84 P85 P86 P87 P213 P72
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XCV200实验板 K0：5 K0：4 K0：3 K0：2 K0：1 K0：0 K1：5 K1：4 K1：3 K1：2 K1：1 K1：0 CLOCK K2：1
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