1、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
2、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：a 0a 1a 2a 3a 4a 0 *a 1 *a 2 *a 3 *a 4 *C - 1 =
3、0C 0C 1C 2C 3E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* 3a*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 a i 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 a i 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 a i 的左边各位的 右边的与门输出是 1。a* i = ai 1 = ai 。根据补码
4、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* 3a*0是 A 的原码数值位。算前求补器框图：算前求补器a 0a 1a 2a 3a 4a 0 *a 1 *a 2 *a 3 *a 4 *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：a 0a 4 a 3 a 2 a 1b 0b 1b 2b 3b 4a 0 b 0a 1 b 0a 2 b 0a 3 b 0a 4 b 0a 0 b 1a 1 b 1a 2 b 1a 3 b 1a 4 b 1a 0 b 2a 1 b 2a 2 b 2a 3 b 2a 4 b 2a
5、 4 b 3a 4 b 4a 3 b 3a 2 b 4a 2 b 3a 3 b 4a 1 b 3 a 0 b 3a 1 b 3 a 0 b 45 位5 位无符号阵列乘法器的（位积项）加数产生部件框图：A = a 4 a 3 a 2 a 1 a 0 B = b 4 b 3 b 2 b 1 b 0a 0 b 0a 1 b 0a 4 b 43、 5 位5 位无符号阵列乘法器电路设计：F AF A F A F AF AF AF AF A F A F AF A F AF AF AF AF A F AF A F A F Aa 4 b 0 a 3 b 0 a 2 b 0 a 1 b 0 a 0 b 0a 3
6、 b 1a 4 b 1 a 2 b 1 a 1 b 1 a 0 b 1a 0 b 2a 1 b 2a 2 b 2a 3 b 2a 4 b 2a 0 b 3a 1 b 3a 2 b 3a 3 b 3a 4 b 3a 0 b 4a 1 b 4a 2 b 4a 3 b 4a 4 b 400 0 0 0P 9 P 8 P 7 P 6 P 5 P 4 P 3 P 2 P 1 P 0F A和输出进位输出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
7、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：5 为乘 5 位不带符号的乘法阵列（ 核心部位 ）. . . . . . . . . . . . . . .a 0 b 0a 1 b 0a 4 b 0a 4 b 1a 4 b 1p 0p 1p 94、 11 位补码算后求补器电路设计：a 0a 1a 9a 0 *a 1 *a 9 *C - 1 = 0C 0C 1C 7E. . . . . . . . . . . . . . .11 位补码算后求补器框图：算后求补器a 0a 1a 9a 0 *a 1 *a 9 *. . . . . . . . . . .5、 用以上框图构成 6 位6 位补码矩阵乘法器：5 位算前求补器 5 位算前求补器5 为乘 5 位不带符号的乘法阵列（ 核心部位 ）1 0 位算后求补器a 5 b 5A = a 4a 1 a 0a 5b 5b 4 b 2 b 1 = B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p 1 0 * p 9 * p 1 * p 0 *（ 被乘数 ）（ 乘数 ）
