只用一个1位二进制全加器为基本元件和一些辅助的时序电路,设 计一个8位串行二进制全加器,要求: 1、能在8-9个时钟脉冲后完成8位二进制数 (加数被加数的输入方式为并行)的加法运算,电路须考虑进位输入Cin和进位输出 Cout;
时间: 2024-04-21 14:27:41 浏览: 213
好的,我会尽力回答。首先,我们需要了解一下什么是串行二进制全加器和并行输入。串行二进制全加器是一种按位相加的电路,每一位都需要一个1位全加器来实现,而并行输入则是同时将所有位的输入信号输入电路,与之相对的是串行输入,即按位输入。在这个问题中,加数和被加数是并行输入的,意味着它们同时输入电路的所有位中,每一位都需要一个全加器来计算。因此,我们需要8个1位全加器来完成8位的加法运算。
接下来,我们需要考虑时序电路。题目中要求在8-9个时钟脉冲后完成运算,因此我们需要一个计数器来计算时钟脉冲的数量。计数器的初始值为0,每接收一个时钟脉冲就加1,当计数器的值为8时,说明所有位的运算都已完成,可以输出结果了。当计数器的值为9时,说明进位需要输出到下一位的运算中,需要将Cout设置为1,并将计数器的值重置为0,重新开始计数。
最后,我们需要将8个1位全加器连接起来,以完成8位加法运算。每个全加器的输入都需要来自对应位的加数和被加数,以及上一位的进位Carry。最低位的进位输入Cin为0,而最高位的进位输出Cout则需要连接到计数器的进位输入。
综上所述,一个基于1位全加器和时序电路的8位串行二进制全加器的设计流程可以概括如下:
1. 设计1位全加器电路
2. 设计计数器电路,用于计算时钟脉冲的数量
3. 将8个1位全加器连接起来,以完成8位加法运算
4. 将计数器与全加器电路连接起来,实现时序控制
当然,这只是一个大致的流程,具体的实现还需要考虑更多细节和实际情况。
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只用一个1位二进制全加器为基本元件和一些辅助的时序电路,设计一个8位串行二进制全加器,要求: 1、能在8-9个时钟脉冲后完成8位二进制数(加数被加数的输入方式为并行)的加法运算,电路须考虑进位输入Cin和进位输出Cout;需要在Quartus II 13.0中使用的VHDL语言
下面是一个实现要求的8位串行二进制全加器的VHDL代码:
```vhdl
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity serial_adder is
Port ( clk : in STD_LOGIC;
reset : in STD_LOGIC;
A : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
B : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
Cin : in STD_LOGIC;
sum : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
Cout : out STD_LOGIC);
end serial_adder;
architecture Behavioral of serial_adder is
component one_bit_adder is
Port ( A : in STD_LOGIC;
B : in STD_LOGIC;
Cin : in STD_LOGIC;
S : out STD_LOGIC;
Cout : out STD_LOGIC);
end component;
signal Cin_i : std_logic := '0';
signal S_i : std_logic_vector(7 downto 0);
signal Cout_i : std_logic_vector(7 downto 0);
begin
process(clk, reset)
begin
if reset = '1' then
S_i <= (others => '0');
Cout_i <= (others => '0');
Cin_i <= '0';
sum <= (others => '0');
Cout <= '0';
elsif rising_edge(clk) then
if Cin_i = '1' then
S_i(0) <= not A(0) xor not B(0) xor '1';
Cout_i(0) <= (not A(0) and not B(0)) or (not A(0) and Cin_i) or (not B(0) and Cin_i);
else
S_i(0) <= A(0) xor B(0);
Cout_i(0) <= A(0) and B(0);
end if;
for i in 1 to 7 loop
S_i(i) <= S_i(i-1) xor A(i) xor B(i);
Cout_i(i) <= (S_i(i-1) and A(i)) or (S_i(i-1) and B(i)) or (A(i) and B(i));
end loop;
sum <= S_i;
Cout <= Cout_i(7);
Cin_i <= Cin;
end if;
end process;
one_bit: for i in 0 to 7 generate
one_bit_adder_inst: one_bit_adder port map(
A => A(i),
B => B(i),
Cin => Cin_i,
S => S_i(i),
Cout => Cout_i(i)
);
end generate one_bit;
end Behavioral;
```
其中,`one_bit_adder` 是一个1位全加器的VHDL代码,需要单独实现。在主要的 `serial_adder` 实体中,使用 `one_bit_adder` 实例化8次,分别对每个二进制位进行加法运算。同时,使用 `S_i` 和 `Cout_i` 分别存储每个二进制位的和和进位,最后将 `S_i` 输出为8位二进制数的和,将 `Cout_i(7)` 输出为进位输出 `Cout`。为了实现串行输入,需要在每个时钟上升沿时将进位输入 `Cin` 的值存储在 `Cin_i` 中,以便在下一次计算中使用。
需要注意的是,在 `one_bit_adder` 中,由于使用了异或门和与非门来实现异或和进位的计算,因此需要使用 `STD_LOGIC_UNSIGNED` 库来支持位级运算。
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