数字电路实验报告

实验五 十六位运算器的逻辑设计

实验目的：

1·掌握算术了逻辑部件74181和提前进位发生器74182等集成块的结构原理和应用。 2·熟悉运算器基本组成的控制方法，以及不同的结构进位速度情况。

实验内容：

1.用74181，74182等集成块和数字逻辑实验仪组成16位可控运算器。 2. 控制不同运算方式，并列表记录运算结果

3. 设计一个选择，分别利用超前进位和不利用超前进位进行加法运算，并比较所用时间的差。

实验原理：

ALU功能表,74181

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超前进位推导

4位之间采用先行进位公式，每一位的进位公式可递推如下： 第0位向第1位的进位公式为 Cn＋1＝Y0＋X0Cn

其中Cn是向第0位(末位)的进位。 第1位向第2位的进位公式为

Cn＋2＝Y1＋X1Cn＋1＝Y1＋Y0X1＋X0X1Cn 第2位向第3位的进位公式为

Cn＋3＝Y2＋X2Cn＋2＝Y2＋Y1X1＋Y0X1X2＋X0X1X2Cn 第3位的进位输出(即整个4位运算进位输出)公式为

串行计算：直接使用74181，将进位串联起来就可以 并行计算：加上74182超前进位。

Cn＋4＝Y3＋X3Cn＋3＝Y3＋Y2X3＋Y1X2X3＋Y0X1X2X3＋X0X1X2X3Cn 利用四片74181构成16位的ALU，然后利用74182实现超前进位，并且利用数据选择器

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74157进行超前进位与非超前进位间的选择。

实验实现：

1.利用Quartus II 工具，画出实验的TTl电路如下图

经过编译仿真之后，仿真波形图如下图:

如图，输入a和b分别为16进制的1234和2222是，sel从0开始计数，则输出如下，与实验时老师给我们的标准相同。 2.利用verilog进行描述

Verilog只描述了16位的超前进位加法器的实现，以及串行加法器的实现，以运算速度的比较。

module yunsuan(

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wire wire wire wire wire

input input

[15:0] [15:0] [15:0]

A, B, OUT,

output

output reg [15:0] out2 ); CX; CY; CZ; [3:0] P; [3:0] G;

reg ci; integer i;

Tadder4 adder4_0(.a(A[3:0]), .b(B[3:0]), .ci(0), .f(OUT[3:0]), .p(P[0]), .g(G[0])); Tadder4 adder4_1(.a(A[7:4]), .b(B[7:4]), .ci(CX), .f(OUT[7:4]), .p(P[1]), .g(G[1])); Tadder4 adder4_2(.a(A[11:8]), .b(B[11:8]), .ci(CY), .f(OUT[11:8]), .p(P[2]), .g(G[2])); Tadder4 adder4_3(.a(A[15:12]), .b(B[15:12]), .ci(CZ), .f(OUT[15:12]), .p(P[3]), .g(G[3])); Tadvance adva(.p(P), .g(G), .ci(0), .cx(CX), .cy(CY), .cz(CZ));

always @(A or B) begin

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