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1、安徽大学计科院《计算机组成原理》课程设计实验设计报告设计题目：四位并行加法器设计班级：08软件二班小组成员：黄德宏(E20814116)胡从建(E20814110)指导老师：周勇完成日期:2011-3-15一•任务概述1.1设计题目概述:四位并行加法器采用“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。超前进位产生电路是根据各位进位的形成条件来实现的。它不需要依靠低位进位来到后在进行高位进位，而是根据各位输入同时产生进位，改变了进位逐位传送的方式，明显提高了加法器的工作速度。1.2设计任务：通过小组合作讨论，利用MuxPlus2
2、软件设计画出四位并行加法器原理图，在实验箱上连线，实现4位二进制数相加并得到正确的结果.1.3设计目的：①掌握MaxPlus2软件的使用方法，并以此为工具进行设计电路原理图.②了解加法器的工作原理，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增强小组协作的能力以及对知识探求的兴趣。⑥完成设计实验报告.1.4设计思路:加法器是计算机的基本运算部件之一。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
3、)半加器功能表(b)半加器逻辑图XnYn:伽(c)用异或门实现半加器将XnYn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(c)全加器的全加和Fn也可用异或门表示由功能表可得全加和Fn和进位输出Cn表达式:Fn=XnYnCn-l+X^YnCn-1+XnYnCn-1+XnYnCn-1Cn=XnYnCn-1+XnYnCn-1+XnYnCn・l+XnYnCn-1Fn还可以用两个半加器来形成：Fn=
4、Xn㊉Yn㊉Cn-1如此，将n个全加器相连可得n位加法器，如图:F4F3F2F1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・l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。二.设计实现2.1设计原理:设定四位输入数据为A3A2A1A0和B3B2B1B0以及进位输入CO,四位输出S3S2S1S0和一位进位输出。根据超前进位产生电路的形成条件可得出，只要满足以下两条件中的任一个，就可形成进位Cl,(1)AO,B0均为1；
5、(2)AO,B0任—个为1,且进位CO为1，。由此可得：C1=AOBO+(AO+BO)CO只要满足下述条件中的任一个即可形成C2,(1)A1，B1均为1；(2)A1,B1任——个为1,且A0,B0均为1；(3)A1，B1任——个为1,同时且A0,B0任意一个为1,且CO为1由此可得:C2=A1B1+(Al+Bl)A0B0+(Al+Bl)(AO+BO)CO同理可得到C3,C4的表达式：C3=A2B2+(A2+B2)A1B1+(A2+B2)(A1+B1)AOBO+(A2+B2)(A1+B1)(A0+B0)C0C4二A3B3+(A3+B3)A2
6、B2+(A3+B3)(A2+B2)A1B1+(A3+B3)(A2+B2)(Al+Bl)A0B0+(A3+B3)(A2+B2)(Al+Bl)(A0+B0)C0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：Cl=G0+P0C0C2=G1+P1GO+P1POC
7、OC3=G2+P2G1+P2P1GO+P2P1POCOC4=G3+P3G2+P3P2Gl+P3P2PlG0+P3P2PlP0C0由以上分析可得出在输入项为A3A2A1A0和B3B2B1B0以及进位输入CO时，各个输出项S3S2S1S0和进位输出C4分别为：S3=A3@B3©C3S2=A2©B2©C2S1=A1@B1©C1S0=A0@B0@C0C4二G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0根据以上公式得到其电路原理图如下所示）：SIo—C4C3—T7TTSOO一FTAJInH•tlla■ovInnc•■flxpa
8、mh^Aw;zwrl-oza—OH-^§5[AuaJ'TS3A25Ao▼',2.2连线实验，按如下图连接线路:输出单元WE匚主接到数据总线接到』据总线—1/023•G_0E■■:1/016—1
