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沈阳航空航天大学

课程设计报告

课程设计名称：计算机组成原理课程设计

课程设计题目：超前进位加法器的设计

院（系）：计算机学院

专业：计算机科学与技术

班级学号：2008040101086

姓名：陈建文

指导教师：訾学博

完成日期：2011年01月14日

沈阳航空航天大学课程设计报告

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目录

TOC\o1-3\h\z第1章总体设计方案 2

1.1设计原理 2

1.2设计思路 3

1.3 设计环境 3

第2章详细设计方案 4

2.1顶层方案图的设计与实现 4

2.1.1顶层方案的整体设计 4

2.1.2元器件选择和引脚锁定 5

2.2功能模块的设计与实现 7

2.2.1十六位超前进位加法器的设计与实现 7

2.3功能仿真调试 8

第3章编程下载与硬件测试 12

3.1编程下载 12

3.2硬件测试及结果分析 12

参考文献 14

附录 15

沈阳航空航天大学课程设计报告KEYWORDS

第1章总体设计方案

1.1设计原理

将n个全加器相连可得n位加法器，但是加法时间较长。解决的方法之一是采用“超前进位产生电路”来同时形成各位进位，从而实现快速加法。超前进位产生电路是根据各位进位的形成条件来实现的。

四位超前进位加法器的设计：

①只要满足下述两个条件中的任一个，就可形成C1，（1）X1，Y1均为1；（2）X1,Y1任一个为1，且进位C0为1。由此，可以得到C1的表达式为：C1=X1*Y1+(X1+Y1)*C0；

②只要满足下述条件中任一个即可形成C2，（1）X2，Y2均为1；（2）X2，Y2任一为1，且X1，Y1均为1；（3）X2，Y2任一为1，同时X1，Y1任一为1，且C0为1。由此，可以得到C2的表达式为：C2=X2*Y2+(X2+Y2)*X1*Y1+(X2+Y2)*(X1+Y1)*C0；

③同理，有C3，C4表达式如下：

C3=X3*Y3+(X3+Y3)*X2*Y2+(X3+Y3)*(X2+Y2)*X1*Y1

+(X3+Y3)*(X2+Y2)*(X1+Y1)*C0；

C4=X4*Y4+(X4+Y4)*X3*Y3+(X4+Y4)*(X3+Y3)*X2*Y2

+(X4+Y4)*(X3+Y3)*(X2+Y2)*X1*Y1+(X4+Y4)*(X3+Y3)*(X2+Y2)*(X1+Y1)*C0。

引入进位传递函数Pi和进位产生函数Gi。它们的定义为：

Pi=Xi+Yi

Gi=Xi*Yi

P1的意义是：当X1，Y1中有一个为1时，若有进位输入，则本位向高位传送此进位，这个进位可以看成是低位进位越过本位直接向高位传递的。G1的意义是：当X1，Y1均为1时，不管有无进位输入，本位定会产生向高位的进位。

将Pi、Gi代入C1到C4式子中，便可得到：

C1=G1+P1*C0；式（1.1.1）

C2=G2+P2*G1+P2*P1*C0；式（1.1.2）

C3=G3+P3*G2+P3*P2*G1+P3*P2*P1*C0；式（1.1.3）

C4=G4+P4*G3+P4*P3*G2+P4*P3*P2*G1+P4*P3*P2*P1*C0；式（1.1.4）

1.2设计思路

十六位超前进位加法器的设计：

一个十六位超前进位加法器，它可以由4个四位超前进位加法器模块来构成。四位超前进位加法器采用Schematic设计输入方式，顶层的八位超前进位加法器采用原理图设计输入方式。在四位超前进位加法器的设计中，运用门电路进行控制，并且给上述设计进行定位，所设计的Schematic程序电路经过编译、检测、调试过后生成.bit文件并且下载到XCV200可编程逻辑芯片中，经过COP2000测试并验证设计的正确性。

设计环境

在设计超前进位加法器过程中，采用XilinxFoundationF3.1可编程器件开发软件，对于硬件，在实验设计过程中，用到了伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机。

第2章详细设计方案

2.1顶层方案图的设计与实现

顶层方案图主要实现一位全加器的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完