补码矩阵乘法器设计.doc

武汉工商学院
实验报告
系别：计算机科学与技术专业：现代数据处理技术班级：实验班
学号：14401019姓名：王九四分数：
指导教师：林孝平课程名：计算机组成原理
实验名称：补码矩阵乘法器设计

（1）实验目的
通过补码矩阵乘法器设计实验，彻底掌握补码矩阵乘法器的基础理论及原理，学会如何用硬件构造补码矩阵乘法器。

（2）实验题目与要求
设计一个补码矩阵乘法器。要求该乘法器有两个输入口，每个输入口都有6根输入线，各口接受一个6位补码数据的输入。该乘法器有一个输出口，有11根输出线，输出积的补码。
要求：
先，用全加器构成5位×5位无符号阵列乘法器电路；并写出5位×5位无符号阵列乘法器的原理；画出5位×5位无符号阵列乘法器框图；
然后，用与门构成5位×5位无符号阵列乘法器的位积项（加数）产生部件电路；画出5位×5位无符号阵列乘法器位积项（加数）产生部件的框图；
然后，用或门、与门、异或门构成6位补码的算前求补器电路，并写出算前求补器的原理；画出6位补码的算前求补器的框图；
然后，用或门、与门、异或门构成11位补码的算后求补器电路。画出11位补码的算后求补器的框图；
最后，将上面四种功能部件的框图构成6位×6位补码矩阵乘法器。

（3）设计

1、算前求补器电路设计：

算前求补器电路原理：
答：
（1）E=0时，不管Ci为何值，与门输出端为0。a*i=ai⊕0=ai。正数的补码与原码同形，所以，a*3…a*0是A的原码数值位。
（2）当E=1时，从数位的右端向左端逐位分析。右端逐位ai是0，其左边的Ci也是0，其右边的与门输出也是0。a*i=ai⊕0=ai=0。最右端ai是1，其左边的Ci也是1，其右边的与门输出是0。a*i=ai⊕0=ai=1。最右端1的ai的左边各位的右边的与门输出是1。a*i=ai⊕1=ai。根据补码变原码规则：补码符号位1不变，数位最右1的左边各位取反，数位最右1及其右边各位不变，则变原码。所以，a*3…a*0是A的原码数值位。

算前求补器框图：

2、5位×5位无符号阵列乘法器的（位积项）加数产生部件电路设计：

5位×5位无符号阵列乘法器的（位积项）加数产生部件框图：
3、5位×5位无符号阵列乘法器电路设计：

5位×5位无符号阵列乘法器电路原理：
答：
(1)首行全加器是求两个位积项的和，且下进位为0.
(2)首尾之间的行全加器是求“本列上全加器的和”+“对应的位积项”+“上行下进位”
(3)尾行全加器是求“本列上全加器的和”+“上行下进位”+“本行上进位”

5位×5位无符号阵列乘法器框图：

4、11位补码算后求补器电路设计：

11位补码算后求补器框图：

5、用以上框图构成6位×6位补码矩阵乘法器：