8位行波进位加减法器设计与实现

"8位行波进位加减法器设计报告，计算机组成原理课程设计，秦建圆，陈越指导，南通大学计算机科学与技术学院" 本文主要介绍了一项计算机组成原理课程设计任务，该任务是设计一个8位行波进位加减法器，用于执行8位补码加减法运算。设计者为秦建圆，指导教师为陈越，完成于2011年12月28日至2012年1月4日。 1. 设计目的： 该设计旨在让学生掌握补码加减法的运算规则以及如何进行溢出判断。补码加减法是计算机中处理二进制负数的标准方法，而溢出判断是确保计算正确性的关键，特别是在处理有符号整数时。 2. 设计内容： 设计任务是构建一个能执行8位补码加减法的算术逻辑单元（ALU），ALU是计算机硬件中的核心组件，负责执行基本的算术和逻辑运算。 3. 设计要求： 要求使用行波（串行）进位的方式来实现加减法，这种方式通过逐位传递进位信号来完成计算，相对简单且节省硬件资源。此外，设计的ALU还需要具备判断溢出的功能，以检测运算结果是否超出了8位补码所能表示的数值范围。 4. 数据格式与指令系统： 数据格式采用了定点格式，适合于单片机环境，它假设所有数据的小数点位置固定，可以是纯小数或纯整数。在8位定点格式中，第一位用于表示符号，0表示正，1表示负。指令系统包括了求补（NEC）、带进位加法（ADC）、加1（INC）和考虑借位的减法（SBB）等基本运算指令，这些指令是计算机执行算术和逻辑操作的基础。 5. 设计原理与电路图： 8位行波进位加减法器的核心是通过级联多个1位全加器（FA）来实现的。全加器可以同时处理两个输入位的加法和前一位的进位，形成新的和与进位输出。方式控制输入线（M）用于切换加法和减法模式。当M=0时，执行加法操作；M=1时，可能执行减法操作，具体取决于其他控制信号。此外，设计还包括微程序控制器的逻辑图，用于控制ALU的操作流程，以及相关的电路图和封装图，这些是实际硬件实现的关键部分。 这个设计项目不仅锻炼了学生对计算机硬件的理解，也涵盖了数据表示、运算规则、控制逻辑等多个方面的知识，对于深入理解计算机系统的工作原理具有重要意义。