計算機(jī)組成原理(白中英)第二章.ppt

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1、2.2.4 基本的二進(jìn)制加法/減法器,圖2.2(a)示出了補(bǔ)碼運算的二進(jìn)制加法減法器邏輯結(jié)構(gòu)圖.由圖看到，n個1位的全加器（FA）可級聯(lián)成一個n位的行波進(jìn)位加法器.M為方式控制輸入線，當(dāng)M=0時，做加法（AB）運算；當(dāng)M=l時，做減法（A-B）運算，在后一種情況下， A-B運算轉(zhuǎn)化成A 補(bǔ)+-B 補(bǔ)運算，求補(bǔ)過程由B1來實現(xiàn).因此圖中是右邊的全加器的起始進(jìn)位輸入端被連接到功能方式線M上，做減法時M=l，相當(dāng)于在加法器的最低位上加1.另外圖中左邊還表示出單符號位法的溢出檢測邏輯:當(dāng)Cn=Cn-1時，運算無溢出;而當(dāng)CnCn-1時，運算有溢出，經(jīng)異或門產(chǎn)生溢出信號.,圖2.2 (a) 行波進(jìn)位的補(bǔ)

2、碼加法/減法器,兩個二進(jìn)制數(shù)字Ai,Bi和一個進(jìn)位輸入Ci相加,產(chǎn)生一個和輸出Si,以及一個進(jìn)位輸出Ci1。表2.2中列出一位全加器進(jìn)行加法運算的輸入輸出真值表。 根據(jù)表2.2 所示的真值表,三個輸入端和兩個輸入端可按如下邏輯方程進(jìn)行聯(lián)系：,按此表達(dá)式組成的一位全加器示圖2.2(b)。,表2.2 一位全加器真值表,圖2.2(b)行波進(jìn)位的補(bǔ)碼加法減法器,對一位全加器(FA)來說,Si的時間延遲為6T(每級異或門延遲3T),Ci1的時間延遲為5T,其中T被定義為相應(yīng)于單級邏輯電路的單位門延遲。T通常采用一個“與非”門或一個“或非”門的時間延遲來作為度量單位。,現(xiàn)在我們計算一個n位的行波進(jìn)位加法器

3、的時間延遲。假如采用圖2.2(b)所示的一位全加器并考慮溢出檢測,那么n位行波進(jìn)位加法器的延遲時間ta為,9T為最低位上的兩極“異或”門再加上溢出“異或”門的總時間,2T為每級進(jìn)位鏈的延遲時間。 當(dāng)不考慮溢出檢測時，有 ta(n-1)2T9T(2.23) ta意味著加法器的輸入端輸入加數(shù)和被加數(shù)后,在最壞情況下加法器輸出端得到穩(wěn)定的求和輸出所需的最長時間。顯然這個時間越小越好。注意,加數(shù)、被加數(shù)、進(jìn)位與和數(shù)都是用電平來表示的,因此,所謂穩(wěn)定的求和輸出,就是指穩(wěn)定的電平輸出。,2.2.5 十進(jìn)制加法器 十進(jìn)制加法器可由BCD碼(二十進(jìn)制碼)來設(shè)計,它可以在二進(jìn)制加法器的基礎(chǔ)上加上適當(dāng)?shù)摹靶Ｕ边?/p>

4、輯來實現(xiàn),該校正邏輯可將二進(jìn)制的“和”改變成所要求的十進(jìn)制格式。 n位BCD碼行波式進(jìn)位加法器的一般結(jié)構(gòu)如圖2.3(a)所示,它由n級組成,每一級將一對4位的BCD數(shù)字相加,并通過一位進(jìn)位線與其相鄰級連接。而每一位十進(jìn)制數(shù)字的BCD加法器單元的邏輯結(jié)構(gòu)示于圖2.3(b)。,圖2.3十進(jìn)制加法器,在十進(jìn)制運算時,當(dāng)相加二數(shù)之和大于9時,便產(chǎn)生進(jìn)位?？墒怯肂CD碼完成十進(jìn)制數(shù)運算時,當(dāng)和數(shù)大于9時,必須對和數(shù)進(jìn)行加6修正。這是因為,采用BCD碼后,在二數(shù)相加的和數(shù)小于等于9時,十進(jìn)制運算的結(jié)果是正確的；而當(dāng)相加的和數(shù)大于9時,結(jié)果不正確,必須加6修正后才能得出正確的結(jié)果。因此,當(dāng)?shù)谝淮谓魄笾禃r,可將它看成每一級是一個4位二進(jìn)制加法器來執(zhí)行,就好像i和i是普通4位二進(jìn)制數(shù)一樣。,設(shè)Si代表這樣得到的4位二進(jìn)制數(shù)和, Ci1為輸出進(jìn)位,而Si代表正確的BCD和, Ci1代表正確的進(jìn)位,那么當(dāng)iiCi10時, SiSi 當(dāng)XiYiCi10時, SiSi6 顯然,當(dāng)Ci11或Si10時,輸出進(jìn)位Ci11。因此,可利用Ci1的狀態(tài)來產(chǎn)生所要求的校正因子; Ci11時校正因子為6; Ci10時校正因子為0。在圖2.3(b)中,4位行波式進(jìn)位的二進(jìn)制加法器計算出和Si,然后Si經(jīng)過第二級二進(jìn)制加法器加上0或6,則產(chǎn)生最終結(jié)果Si。,