logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验

目录

  • 实验说明
    • 1.多位串行加法器和多位可控加减电路的设计
      • (1)设计完成8位串行加法器
      • (2)设计完成8位可控加减法器
    • 2. 快速加法器的设计
      • (1)设计4位先行进位电路
      • (2)利用设计的4位先行电路构造4位快速加法器
      • (3)利用4位快速加法器构造16位的快速加法器
      • (4)利用16位的快速加法器构造32位的快速加法器
    • 3. 不带符号五位阵列乘法器设计
      • 3.1 横向进位无符号阵列乘法器:
      • 3.2 斜向进位无符号阵列乘法器:
      • 3.3 对比结果
    • 4.加减交替法阵列除法器设计
      • 1.完成一位可控加减单元的电路设计
      • 2.利用一位可控加减单元完成不恢复余数的4位阵列除法器
    • 5. 多位算术逻辑单元ALU设计
      • (1)设计32位ALU单元
      • (2)ALU自动测试

实验说明

首先打开的“运算器实验3.circ”文件,找到对应的子电路完成下面的设计任务。
运算器实验3.circ”文件中的组件名称中带“★”表示一定不要改动,带“☆”表示必做。带“◎”表示选做。

1.多位串行加法器和多位可控加减电路的设计

实验目的
掌握一位全加器、多位串行加法器、多位可控加减电路的实现逻辑。熟悉Logisim软件的基本功能,在Logisim中实现多位串行加法器、多位可控加减电路。
实验内容

(1)设计完成8位串行加法器

在logisim中打开“运算器实验3.circ”文件,在对应电路中完成8位串行加法器电路的设计。 并仿真验证设计的正确性。
设计思路:输入Xi和Yi各8位数,检测结果是否溢出后再进行输出

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第1张图片

(2)设计完成8位可控加减法器

在打开的“运算器实验3.circ”文件中找到“☆8位可控加减法器”子电路,完成8位可控加减法器的设计。并仿真验证设计的正确性。
设计思路:输入Xi和Yi各8位数,选通端Sub为0时做加法,为1时做减法,检测运算结果是否溢出后再进行输出
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第2张图片

2. 快速加法器的设计

实验目的
掌握快速加法器中先行进位的原理,掌握Logisim中子电路的使用。
实验内容

(1)设计4位先行进位电路

进位链相关知识:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第3张图片
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第4张图片

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第5张图片

设计思路:输入Xi和Yi各8位数,选通端Sub为0时做加法,为1时做减法,检测运算结果是否溢出后再进行输出
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第6张图片

(2)利用设计的4位先行电路构造4位快速加法器

构造原理:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第7张图片

设计思路:利用4位先行电路
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第8张图片

(3)利用4位快速加法器构造16位的快速加法器

构造原理:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第9张图片

设计思路:利用4位快速加法器
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第10张图片

(4)利用16位的快速加法器构造32位的快速加法器

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第11张图片

3. 不带符号五位阵列乘法器设计

实验目的
掌握阵列乘法器的实现原理,能在logisim中绘制阵列乘法器电路。
实验内容
利用已经设计完成的“5位乘法与门阵列电路”,设计完成不带符号的5位阵列乘法器
并仿真验证设计的正确性。

3.1 横向进位无符号阵列乘法器:

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第12张图片
对角线法线方向可以并发:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第13张图片
时延分析:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第14张图片

3.2 斜向进位无符号阵列乘法器:

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第15张图片
时延分析:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第16张图片

3.3 对比结果

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第17张图片
逻辑电路:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第18张图片

4.加减交替法阵列除法器设计

实验目的
掌握阵列除法器的实现原理,能在logisim中绘制阵列除法器电路。
实验内容
以下两个电路我没整明白,跑不通,希望有大佬可以解答一下^ ^

1.完成一位可控加减单元的电路设计

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第19张图片

2.利用一位可控加减单元完成不恢复余数的4位阵列除法器

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第20张图片

5. 多位算术逻辑单元ALU设计

实验目的
理解ALU的基本组成,掌握Logisim中的运算组件的使用方法,熟悉多路选择器的使用;利用自己设计的32位快速加法器和Logisim中的组件设计完成指定功能的ALU单元。

实验内容

(1)设计32位ALU单元

利用自己设计的32位快速加法器和Logisim中的组件设计完成指定规格的32位ALU单元
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第21张图片

(2)ALU自动测试

利用“ALU自动测试”电路测试ALU各种运算功能的正确性。
芯片引脚与功能描述如下表所示:
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第22张图片

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第23张图片

logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第24张图片
logism电路仿真实验(三)——串行加减法器、先行进位加法器、阵列乘除法器、ALU运算器组成实验_第25张图片

你可能感兴趣的:(计算机组成原理,计算机组成原理,logism,加法器,乘法器,ALU算术逻辑单元)