全加器实验
实验环境
实验目的
- 熟悉多思计算机组成原理网络虚拟实验系统的使用方法。
- 掌握全加器的逻辑结构和电路实现方法。
实验要求
- 做好实验预习，复习全加器的原理，掌握实验元器件的功能特性。
- 按照实验内容与步骤的要求，独立思考，认真仔细地完成实验。
- 写出实验报告。
实验电路
本实验使用的主要元器件有：与非门、异或门、开关、指示灯。
图1.1 一位全加器实验电路
一位全加器的逻辑结构如图 1.1 所示，图中涉及的控制信号和数据信号如下：
- Ai、Bi：两个二进制数字输入。
- Ci：进位输入。
- Si：和输出。
- Ci+1：进位输出。
实验原理
1 位二进制加法器有三个输入量：两个二进制数字 Ai、Bi 和一个低位的进位信号 Ci，这三个值相加产生一个和输出 Si 以及一个向高位的进位输出 Ci+1，这种加法单元称为全加器，其逻辑方程如下：
Si=Ai⊕Bi⊕Ci (1.1)
Ci+1=AiBi+BiCi+CiAi
实验内容与步骤
- 运行虚拟实验系统，从左边的实验设备列表选取所需组件拖到工作区中，按照图 1.1 所示搭建实验电路，得到如图 1.2 所示的实验电路。 图1.2 一位全加器虚拟实验电路
图1.2 一位全加器虚拟实验电路 - 打开电源开关，按表 1-1 中的输入信号设置数据开关，根据显示在指示灯上的运算结果填写表 1-1 中的输出值。
表1-1 一位全加器真值表
| 输入 | 输出 | |||
|---|---|---|---|---|
| Ai | Bi | Ci | Si | Ci+1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
- 关闭电源开关，增加元器件，实现一个 2 位串行进位并行加法器。用此加法器进行运算，根据运算结果填写好表 1-2。
表1-2 2位串行进位并行加法器真值表
| 输入 | 输出 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A2 | A1 | B2 | B1 | C1 | S2 | S1 | C3 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
思考与分析
- 串行进位并行加法器的主要缺点是什么？有改进的方法吗？
- 能使用全加器构造出补码加法/减法器吗？