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1、3.4算術(shù)邏輯運算部件本節(jié)需解決的關(guān)鍵問題:如何以加法器為基礎(chǔ),實現(xiàn)各種運算處理。解決思路:復雜運算四則運算加法運算解決方法:在加法器的基礎(chǔ)上,增加移位傳送功能,并選擇輸入控制條件。1加法單元iAiBiCi-1Ci∑i(本位操作數(shù))(低位進位)(本位進位)(本位和)3.4.1加法單元1.加法單元的輸入和輸出一個輸入為1時:∑i為1,Ci為0;兩個輸入為1時:∑i為0,Ci為1;三個輸入為1時:∑i為1,Ci為1。22.全加器(1)邏輯一∑i=(Ai+Bi)+Ci-1Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1Ci∑iAiBiCi-
2、13(2)邏輯二∑i=(Ai+Bi)+Ci-1Ci=Ai+Bi+(Ai+Bi)Ci-1Ci∑iAiBiCi-1AiBi43.4.2加法器與進位鏈邏輯1.并行加法器(1)特點:各位同時相加。例.先看一個8位數(shù)相加的例子(2)影響運算速度的主要因素進位信號的傳遞∑8∑7∑2∑1A8B8A7B7A2B2A1B1C01111000011111100005令Gi=AiBiPi=Ai+Bi、Ai+Bi、Ai+Bi2.并行加法器的進位鏈(1)進位鏈的基本邏輯關(guān)系所以Ci=Gi+PiCi-1進位產(chǎn)生函數(shù)進位傳遞函數(shù)(進位條件)本地進位、絕對
3、進位條件進位、傳遞進位Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1、=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1、Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-16(2)串行進位特點:進位信號逐位形成。設(shè)n位加法器1)邏輯式C1=G1+P1C0C2=G2+P2C1Cn=Gn+PnCn-12)結(jié)構(gòu)舉例C2G2P2C1G1P1C0GiPiAiBiAiBi7(3)并行進位特點:各位進位信號同時形成。設(shè)n位加法器1)邏輯式C1=G1+P1C0C2=G2+P2C1=G2+P2G1+P2P1C0Cn=Gn+PnCn-1=Gn+PnGn-1+…+PnPn-1…P2
4、P1C0n+1項82)結(jié)構(gòu)舉例AiBiGiG2P2G1P1C0C2C1⊕PiAiBi9(4)組內(nèi)并行、組間并行設(shè)16位加法器,4位一組,分為4組:4位4位4位4位第4組第3組第2組第1組C16~C13C12~C9C8~C5C4~C1C0C16C12C8C4分級(2級)同時進位101)第1組進位邏輯式組內(nèi):C1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0組間:C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0GIPI所以CI=GI+PIC0112
5、)第2組進位邏輯式組內(nèi):C5=G5+P5CIC6=G6+P6G5+P6P5CIC7=G7+P7G6+P7P6G5+P7P6P5CI組間:C8=G8+P8G7+P8P7G6+P8P7P6G5+P8P7P6P5CIGⅡPⅡ所以CⅡ=GⅡ+PⅡCI123)第3組進位邏輯式組內(nèi):C9=G9+P9CⅡC10=G10+P10G9+P10P9CⅡC11=G11+P11G10+P11P10G9+P11P10P9CⅡ組間:C12=G12+P12G11+P12P11G10+P12P11P10G9+P12P11P10P9CⅡGⅢPⅢ所以CⅢ=GⅢ
6、+PⅢCⅡ134)第4組進位邏輯式組內(nèi):C13=G13+P13CⅢC14=G14+P14G13+P14P13CⅢC15=G15+P15G14+P15P14G13+P15P14P13CⅢ組間:C16=G16+P16G15+P16P15G14+P16P15P14G13+P16P15P14P13CⅢGⅣPⅣ所以CⅣ=GⅣ+PⅣCⅢ145)各組間進位邏輯CI=GI+PIC0CⅡ=GⅡ+PⅡCICⅢ=GⅢ+PⅢCⅡCⅣ=GⅣ+PⅣCⅢ=GⅡ+PⅡGI+PⅡPIC0=GⅢ+PⅢGⅡ+PⅢPⅡGI+PⅢPⅡPIC0=GⅣ+PⅣGⅢ+PⅣP
7、ⅢGⅡ+PⅣPⅢPⅡGI+PⅣPⅢPⅡPIC0156)結(jié)構(gòu)示意∑41~∑85~∑129~∑1613~組間進位鏈A8....A5B8....B5A4....A1B4....B1A12....A9B12....B9A16....A13B16....B13CoCⅣGⅣPⅣGⅢPⅢGⅡPⅡGIPIC3~1C15~13C11~9C7~5CⅢCⅡCI7)進位傳遞過程Ai、Bi、C0A8....A5B8....B5A4....A1B4....B1A12....A9B12....B9A16....A13B16....B13CoGⅣ、PⅣ….
8、GI、PI、GⅣPⅣGⅢPⅢGⅡPⅡGIPIC3~1CⅣCⅢCⅡCICⅣ、CⅢ、CⅡ、CIC15~13C11~9C7~5C15~13、C11~9、C7~5C3~1第1步第2步第3步16[例]已知操作數(shù)Ai、Bi,初始進位C0。試寫出C6的邏輯式。串行進位:C6=并行進位:C6=分級同時進位