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理学院计算机组成原理上机实验二

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实验二:不带符号位的阵列乘法器

由于乘法运算大约占全部算术运算的1/3,因此采用高速乘法部件,无论从速度上还是从效率上来说,都是十分必要的。自从大规模集成电路问世以来,高速的单元阵列乘法器应运而生,出现了各种形式的流水式阵列乘法器。

实验内容:

了解不带符号的阵列乘法器的基本原理,并设计一个5位乘5位不带符号的阵列乘法器。

要求写出其逻辑表达式和逻辑电路图及延迟时间。

2.不带符号的阵列乘法器 设有两个不带符号的二进制整数:

A=am-1…a1a0 B=bn-1…b1b0

它们的数值分别为a和b,即

m-1

n-1

a =∑ai2i b =∑bj2j

i=0 j=0

在二进制乘法中,被乘数A与乘数B相乘,产生m+n位乘积P:

P=pm+n-1…p1p0

乘积P 的数值为

实现这个乘法过程所需要的操作和人们的习惯方法非常类似:

逻辑表达式p=a*b=(∑ai) 2. 逻辑

1.

电路图

2.2.swf

3. 及延迟时间

这种乘法器要实现n位×n位时,需要n(n-1)个全加器和n个“与”门。该乘法器的总的乘法 时间可以估算如下:

令Ta为“与门”的传输延迟时间,Tf为全加器(FA)的进位传输延迟时间,假定用2级“与非”逻辑来

实现FA的进位链功能,那么我们就有:

2

Ta = Tf = 2T

4.

从演示中可知,最坏情况下延迟途径,即是沿着矩阵最右边的对角线和最下面的一行。因而 得n位×n位不带符号的阵列乘法器总的乘法时间为:

tm=Ta+[(n-1)+(n-1)]×Tf=2T+(2n-2)×2T=(4n-2)×2T

(t=(4*5-2)*2T=18T)

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