四位并行加法器设计

四个并行加法器设计

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15.9 积分

安徽大学计算机科学与技术学院 《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 学生名：学生名： 蒋蒋 信，许信，许信 东东 年级：年级： 0808 软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工软件工程二班软件工程二班软件工软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工软件工程二班软件工软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工软件工软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件工程二班软件二班软件工软件工软件工软件工软件工程二班软件 教师：教师： 周周 勇勇 老老 师师 完成时间：完成时间： 2011/03/202011/03/20 4 并行加法器设计实验位置1 课程设计概述课程设计概述1.1 课程设计的教学目的是掌握计算机系统的组成和内部工作机制，了解计算机各功能部件的工作原理，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深对计算机系统各模块之间关系和整机概念的理解，培养计算机技能的开发和调试。在设计实验中提供分析和解决问题的能力。在设计实验中提供分析和解决问题的能力。.21.2 课程设计的内容通过 MuxPlus2 软件，将加法程序下载到实验箱，然后连接到实验箱，输入两个二进制数，观察结果并与理论值进行比较 4 二进制数相加，得到正确的结果。1.31.3 课程设计任务1。 MaxPlus2 使用软件的方法。2、掌握 4 并行加法器的设计原理，掌握先进进位产生电路的设计方法.3.正确下载试验箱中的电路原理图.4.通过实验箱连接正确实现 4 加上二进制数并得到正确的结果.5.完成设计实验报告.1.41.4 课程设计题目及其思想课程设计题目及其思想题目：设计四位并行加法器，并可在试验箱上编译，连接后可实现加法设计理念设计理念：由于课程设计的目的是通过课程设计理解计算机功能设备的工作原理，计算机如何实现这些功能，所以我们选择了四个并行加法器这个简单的主题，使用一些逻辑操作部件，并采用先进进位加法器的设计方法提高操作速度。实验最终下载到试验箱上，并参考课程实验中乘法器的设计。实验最终下载到试验箱上，并连接到课程实验中乘法器的设计。 实现课程设计2.1 设计基础设计基础加法器是计算机的基本操作部件之一。(1)如果不考虑进位输入，两个数字 Xn,Yn 相加称为半加，下图为半加功能表：XnYnHn000101011110(a)半加器功能表(b)半加器逻辑图(2) Xn Yn 以及进位输入 Cn-1 加起来叫全价，其功能表如下图所示：XnYnCn-1FnCn0000000110100101010101010011011100111111a.(全加器功能表)(b)功能表可以获得全加器的逻辑图 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 两个半加器也可以形成：Fn=XnYnCn-1○ ○ 如此，将 n 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传输，本位全加和 Fi 必须等待低位进位 Ci-1 加法时间与位数有关，只有改变进位逐位传输，才能提高加法器的工作速度。因此，只要你的进位不需要依赖上一个进位。因此，只要你的进入位置不需要依赖最后一个进入位置。因此，我们采用先进位置生成电路同时形成您的进入位置，从而实现快速加法，这是先进位置加法器设计理念的来源。2.2 根据每个人进位的形成条件，实现设计原理设计原理的先进进位生成电路。只要满足以下两个条件中的任何一个，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)C只要满足以下条件中的，就可以形成 C2， (1)X2,Y2 均为1；(2)X2,Y2 任一为 1，且 X1,Y1 均为 1；(3)X2,Y2 同时，任一为1 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)C从上面的公式可以看出：C1=X1Y1 (X1 Y1)C0C2=X2Y2 (X2 Y2)C1C3=X3Y3 (X3 Y3)C2C4=X4Y4 (X4 Y4)C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 意思是：当 Xi,Yi 中有一个为 1 当时，如果有进位输入，此进位传输到高位，可视为低位进位直接传输到高位.Gi 的意义是:当 Xi,Yi 均为 1 无论是否有进位输入，本位都会产生向高位的进位.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 P3P2P1P0C因此，我们可以画出以下电路原理路：参照乘法器的连接方法，如下图所示：2.3 输入结果、问题结果和问题预期结果 0001 和 0010 是结果应是 0011 在实验中，很多连接都没有得到最终的正确结果。后来，我和几个同样做加法器的学生在一起 一起讨论，在老师的指导下发现引脚没有绑定，导致没有结果，最后改变 在犯错的前提下，读出实验结果。3 通过本课程的设计，我学到了很多课程设计的心和体验。过去，我只是完全按照书中的模式连接 现在我学会了如何自己构建实验原理图，大致可以解决实验问题 一些基本些基本问题。3 通过本课程的设计，我学到了很多课程设计的心和体验。过去，我只是完全按照书中的模式连接 现在我学会了如何自己构建实验原理图，大致可以解决实验问题 一些基本些基本问题。 在做这个实验之前，我们做的主要工作是读书。如果我们觉得书不懂，我们应该去 不可能做好实验。首先，我们参考计算机组成和结构 《原理与系统结构实验教程》这两本书，了解了什么是四位并行加法器及其工作 作原理。然后我们又花了一些时间来认识和熟悉 Muxplus2 以及如何在线操作。 我们花了两了两周时间完成实验原理图，中间感觉不太 问同学，同学也没明白的话，我们就一些人在一起讨论。 在接下来的实际连接阶段，由于缺乏对实验箱的深入了解，与合作伙伴讨论 我们已经很久没有出来了，时间有限，但我们很焦虑。和同学商量 在老师的建议下，我终于知道我们应该绑定相关的引脚，然后参考乘法器连线图 最终实验本可以完成。 通过与团队成员的分工合作和讨论，我们可以学习如何完成团队合作。 此外，通过与团队成员的沟通，我们可以发现对整个实验的思考和理解存在差异，相互理解 更好地理解这个实验。 经过这 5 在周的课程设计中，我对计算机组成原理有了更深的理解， 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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