Logism · 原码一位乘法器 实验

实验二   原码一位乘法器

设计要求：

1. 8位无符号的原码一位乘法器的实现

2. 通过时钟驱动右移，模拟运算过程

3. 实现脉冲控制，位移指定次数后要及时停止

4. 结果输出给到乘积隧道

实验目的：

        A.掌握寄存器、分离器、比较器等一系列新的逻辑元件使用方法

        B.学习并运用计算机原码乘法原理，在硬件电路中予以实现

        C.熟练掌握 Logisim 寄存器电路的使用

方案设计：

        A.宏观设计

                a.位移次数控制
                采用计数器+比较器的硬件实现，控制右移9次即可（题目中有提示）
        这里LOAD在=0时，给到1信号；将b送入右侧寄存器中
        其他时候都=0就按照位移情况对右侧寄存器开展更新

                b.位移的实现
                        采用上下四组8位宽分离器实现，左边高位右边低位，乘积右移
                最高位有八位加法器的进位输入得到，右移弹出的数据用于数据选择器
                来部署下次是+0还是+a

                c.部分乘积，+a还是+0 ？
                        如上图，用低位弹出的数据01来判断下次+0+a;
                LOAD只在第一次使用触发，将y送入；其余时刻都是保存位移的部分积

                d.八位加法的实现
                        采用【八位加法器】的封装，输入数据改成8位；此处x是作为常量
                调用，不会受到位移影响

                e.被乘数a与乘数b的保存
                        俩寄存器，a存在x中；第一个存部分乘积，第二个存y；随着计算过程右移，xy
                会被逐步右移并替换为乘积结果；启动初始化时候x=y=0
                右移过程是不会影响到x本体的，因为我们x是作为常量调用
                位移运算过程不会修改x的数值

        B.实验步骤

                a.元件测试-选择器
        具体功能：MUX二路选择，0选左侧，1选右侧
        实现方式：右侧输入控制端，下边两侧给到等待选择的数据

                b.元件测试-比较器
        具体功能：给到输入数据，满足条件输出1，其他时候都是0
        实现方式：输入数据接上端，判断标准接下端，右侧输出

                c.元件测试-分离器
        具体功能：实现多位数据拆分、整合；数据是双向的，看你哪一端口输入，输入端口为主动区；可以通过面板设置，将某一位数据“分配”到指定的隧道；或者两个位数小的整合成一个多位数的数据
        实现方式：多入1出，实现整合；举例本电路中的合并过程

1入多出，可以通过面板位数设置，将指定位数输出到对应隧道中

                d.电路搭建

        C.debug - 本地测试

成果展示：

 

心得体会：

        这次使用Logism出现了之前数字逻辑学习中没有出现过的逻辑元件，进一步贴近了实际计算机组成的部件，是一次拓展性的探索，当然对未知事物的探索也是一件比较费劲的事情（位移器、寄存器、比较器、分离器、八位串型加法器黑盒子）；我先进行了这些未知元件基本功能的测试，熟悉知道什么给到什么输入有什么输出实现了什么功能，再结合书上思想给出设计图纸；步步为营的过程虽然艰难，但是可以对纠错和实验过程进行强有力的保障。