我是靠谱客的博主 调皮仙人掌,最近开发中收集的这篇文章主要介绍计算机组成四位并行乘法器设计,四位并行加法器设计,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

a7f4a3f590493a1e451dd952a488fd7c.gif 四位并行加法器设计

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安徽大学计算机科学与技术学院安徽大学计算机科学与技术学院 《《计算机组成原理计算机组成原理》》 课程设计、实践设计报告课程设计、实践设计报告学生学号:学生学号: E20814108E20814108、、E20814098E20814098 学生姓名:学生姓名: 蒋蒋 信、许信、许 东东 年级专业:年级专业: 0808 软件工程二班软件工程二班 授课教师:授课教师: 周周 勇勇 老老 师师 完成时间:完成时间: 2011/03/202011/03/20 4 位并行加法器设计实验位并行加法器设计实验1 课程设计概述课程设计概述1.1 课程设计的教学目的课程设计的教学目的掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程,进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念,培养开发和调试计算机的技能。在设计实验中提供应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。1.21.2 课程设计的内容课程设计的内容通过 MuxPlus2 软件,下载加法程序到实验箱,然后在其上连线,输入两个二进制数,观察结果并与理论值进行比较,实现 4 位二进制数相加并得到正确的结果。1.31.3 课程设计的任务课程设计的任务1、掌握 MaxPlus2 软件的使用方法。2、掌握 4 位并行加法器的设计原理,掌握超前进位产生电路的设计方法.3、正确将电路原理图下载到试验箱中.4、正确通过实验箱连线实现 4 位二进制数的相加并得到正确结果.5、完成设计实验报告.1.41.4 课程设计的题目及其思想课程设计的题目及其思想题目题目:设计一个四位并行加法器,并能在试验箱上编译通过,且连线后可以具体实现加法设计思想设计思想:由于本次课程设计的目的是在学完计算机组成原理课程后通过课程设计理解计算机各个功能器件的工作原理,计算机是如何实现这些功能的,所以我们选择了四位并行加法器这个简单的题目,用到了一些逻辑运算部件,并采用超前进位加法器的设计方法提高运算速度。实验最后下载到试验箱上并连线参照了课程实验中乘法器的设计。2 课程设计的实现课程设计的实现2.1 设计基础设计基础加法器是计算机的基本运算部件之一。(1)若不考虑进位输入,两数码 Xn,Yn 相加称为半加,如下图为半加其功能表:XnYnHn000101011110(a)半加器功能表(b)半加器逻辑图(2)将 Xn Yn 以及进位输入 Cn-1 相加称为全价,其功能表如下图:XnYnCn-1FnCn0000000110100101010101010011011100111111a.(全加器功能表)(b)全加器的逻辑图由功能表可得全加和 Fn 和进位输出 Cn 表达式:Fn=Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1Cn= Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1+ Xn Yn Cn-1Fn 还可以用两个半加器来形成:Fn=XnYnCn-1○ +○ +如此,将 n 个全加器相连可得 n 位加法器,如图:F4F3F2F1X4 Y4X3 Y3X2 Y2X1 Y1C4C3C2C1C0Xn YnXn YnXn YnXn Yn但加法时间较长,只是因为其位间进位使串行的传送的,本位全加和 Fi 必须等低位进位 Ci-1 来到后才能进行,加法时间与位数有关,只有改变进位逐位传送,才能提高加法器的工作速度。因此,只要使各位的进位不需依赖上一个进位即可。所以我们采用“超前进位产生电路”来同时形成各位进位,从而实现快速加法,这就是超前进位加法器的设计思想来源。2.2 设计原理设计原理超前进位产生电路是根据各位进位的形成条件来实现的。只要满足下列二条件中任一个,就可以形成 C1, (1)X1,Y1 均为1(2)X1,Y1 任一个位 1,且进位 C0 位 1。可以写出 C1 的表达式为C1=X1Y1+(X1+Y1)C0只要满足下述条件中任一个即可形成 C2, (1)X2,Y2 均为1;(2)X2,Y2 任一为 1,且 X1,Y1 均为 1;(3)X2,Y2 任一为1,同时 X1,Y1 任一为 1,且 C0 为 1。可以写出 C2 的表达式为C2=X2Y2+(X2+Y2)X1Y1+(X2+Y2) (X1+Y1)C0由上,同理可得到C3=X3Y3+(X3+Y3)X2Y2+(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X3+Y3)(X2+Y2) (X1+Y1)C0C4=X4Y4+(X4+Y4)X3Y3+(X4+Y4)(X3+Y3)X2Y2+(X4+Y4) (X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X4+Y4) (X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)C0由上面的式子可知:C1=X1Y1+(X1+Y1)C0C2=X2Y2+(X2+Y2)C1C3=X3Y3+(X3+Y3)C2C4=X4Y4+(X4+Y4)C3引入进位传递函数 Pi 和进位产生函数 Gi.其定义如下:Pi=Xi+Yi.Gi=XiYiPi 的意义是:当 Xi,Yi 中有一个为 1 时,若有进位输入,则本位向高位传送此进位,这个进位可看成是低位进位越过本位直接向高位传递的.Gi 的意义是:当 Xi,Yi 均为 1 时,不管有无进位输入,本位定会产生向高位产生的进位.将 Pi,Gi 代入 C1~C4 式,便可得:C1=G0+P0C0C2=G1+P1G0+P1P0C0C3=G2+P2G1+P2P1G0+P2P1P0C0C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0由以上分析可得出在输入项为 A3A2A1A0 和 B3B2B1B0 以及进位输入 C0 时,各个输出项 S3S2S1S0 和进位输出 C4 分别为:S3=A3B3C3○ +○ +S2=A2B2C2○ +○ +S1=A1B1C1○ +○ +S0=A0B0C0○ +○ +C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0由此我们可以画出如下电路原理路:参照乘法器的连线方法,可以画出下面的实验连线图,如下图:2.3 结果及问题结果及问题预计结果当输入 0001 和 0010 是结果应是 0011 实验中多次连线多没有得出最后正确的结果,后来和几个同样做加法器的同学 一起讨论,并在老师的指导下发现时引脚没有绑定,导致没有结果,最后在改 正了错误的而前提下,读出结果完成实验。3 课程设计的心的和体会课程设计的心的和体会通过本课程设计,自己学会了很多,以前只是完全按照书上的模式来连接 电路图,现在学会了如何自己动手去构造实验原理图,并且大致能解决实验过 程中出现的一些基本问题。 在做此次实验之前,我们做的主要工作是看书,感觉书都没弄懂的话要去 做好实验那是不可能的。我们先是参考《计算机组成与结构》和《计算机组成 原理与系统结构实验教程》这两本书,了解了何谓四位并行加法器以及它的工 作原理。然后我们又花了一些时间来认识和熟悉 Muxplus2 以及如何联机操作。 前后我们共花了两周的时间来完成实验原理图,中间感觉不怎么明白的地方就 问同学,同学也没明白的话,我们就一些人在一起讨论。 在接下来的实际连线阶段,由于缺乏对实验箱的深入了解,跟搭档探索讨 论了许久也没有搞出来,时间又有限,可把我们急坏了。在跟同学们的商量以 及老师的提点下,终于知道,要把相关引脚绑定,然后参照乘法器连线图就基 本可以完成最终实验了。 通过和组员的分工合作,以及讨论,更加学会怎么团队合作完成一个工作。 还有,通过和组员的交流可以发现彼此对整个实验的思考和理解的差异,互相 促进更好地理解这个实验。 经过这 5 周的课程设计,我对计算机组成原理有了更深一层的理解,并且 也深刻地认识到实践的重要性,只有理论与实践相结合才能更深地理解与运用 知识。 关 键 词: 并行 加法器 设计

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最后

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