【计算机组成原理】乘法阵列器

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【计算机组成原理】乘法阵列器

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文章目录 一、不带符号的原码乘法二、带符号的补码乘法三、不带符号的乘法阵列器四、带符号的乘法阵列器五、直接补码阵列乘法器全加器的设计

一、不带符号的原码乘法

运算规则:设置数值位为n的两个乘数用原码表示的定点数 【X】原=Xf Xn-1…… X1 X0 【Y】原=Yf Yn-1…… Y1 Y0 乘积【Z】原 =(X⊕Y)+(Xn-1……X1X0)(Yn-1……Y1Y0)

机器字长为n位,两个n位数相乘,乘积可能为2n位。只有两个操作数加法器不能将n个位积一次相加。 二、带符号的补码乘法

方法一:(详细)将补码转换成原码,再用不带符号的乘法阵列器 方法二:设计一种直接用补码进行乘法计算的新型乘法器

三、不带符号的乘法阵列器

首先设A,B是两个不带符号的二进制整数, A=am-1……a1a0 (m位) B=an-1 ……a1a0 (n位) 数值分别为a、b, 在这里插入图片描述 这时候A,B相乘就会出现m+n位的乘积P, P=pm+n-1 ……p1p0 (m+n位) 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 举例说明: 在这里插入图片描述

对同一行的数据进行并行相加,原理如下: 在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

四、带符号的乘法阵列器

这里详细说的方法是:将补码转换成原码,再用不带符号的乘法阵列器。

下图中, a0-3 表示要求的补码的数值,E表示补码的符号位,而下面输出的a0-3 * 表示转化后的原码。 这个电路也叫对2求补电路,原理是按位扫描技术

如果你想深入了解对2求补电路: 对2求补电路

按位扫描技术:

在这里插入图片描述

注释: ①C-1 =0 ②Ci=Ci-1+ai ③ai* =ai ⊕ECi-1 (0 ≤ i ≤ n-1)

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 电路表示: 在这里插入图片描述

步骤: ①两个乘数分别输入n位算前求补器 ②an和bn (两乘数的符号位)分别作为两个求补器的控制信号,决定求补码的结果 ③将两个乘数的补码传入n×n位不带符号的乘法阵列器 ④将两符号位an和bn 进行异或运算(an⊕bn)得到乘积的符号位p2n ⑤将符号位p2n作为控制信号传入2n位算后求补器,求得乘积的补码

举例: 在这里插入图片描述

五、直接补码阵列乘法器

如果对两个补码直接进行乘法运算,唯一要注意的就是要把补码的符号位看作一个负权,其余的运算操作和上面完全一样。 设两个乘数A,B是5位的二进制补码 A = ( a4 ) a3 a2 a1 a0(( a4 )为负权=-a4) B = ( b4 ) b3 b2 b1 b0(( b4 )为负权=-b4) 在这里插入图片描述 其中带括号的都表示负权,譬如说: (a4b0)= -a4b0 最后P为所求结果。

举例: 在这里插入图片描述

一般化的全加器形式分类(根据输入端负权的个数): ①0类加法器(无负权) 三个加数无负权 ②1类加法器(Z,S为负权) 三个加数只有一个负权 ③2类加法器(X,Y,C为负权) 三个加数有两个负权 ④3类加法器(X,Y,Z,C,S为负权) 三个加数全为负权 在这里插入图片描述

全加器的设计

首先列出真值表,求出表达式,之后照着表达式就连出来了。 由于1,2类加法器的真值表完全相同,所以放在一起说: S=XYZC=

①1类加法器真值表 在这里插入图片描述 ②2类加法器真值表 在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

③0类加法器真值表 在这里插入图片描述 ④3类加法器真值表 在这里插入图片描述 举例说明: 在这里插入图片描述



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