移位相加型乘法器原理
运算器及移位运算实验心得
运算器及移位运算实验心得
在数字电路课程中，我们学习了运算器及移位运算的相关知识，并进行了实验。
在此，我想分享一下我的实验心得。
首先，在实验中，我学习了运算器的基本原理和应用。
运算器可以实现各种运算，如加法、减法、乘法、除法等。
我们可以通过将不同的输入信号输入运算器，来得到不同的输出结果。
在实验中，我们使用了74LS181芯片作为运算器，并且通过将不同的输入信号连接到芯片的不同引脚上，来实现不同的运算。
通过实验，我更深刻地理解了运算器的工作原理，以及如何使用运算器进行不同的数学运算。
其次，在实验中，我还学习了移位运算的相关知识。
移位运算是指将二进制数向左或向右移动一定的位数，并在低位或高位用0填充。
移位运算主要有逻辑移位和算术移位两种。
逻辑移位是指在移位过程中，不考虑数的符号位，符号位在移位后不变；算术移位是指在移位过程中，考虑数的符号位，符号位在移位后也要一起移动。
在实验中，我们使用了74LS194芯片来实现移位运算。
通过将不同的输入信号连接到芯片的不同引脚上，来实现不同的移位运算。
通过实验，我更深刻地理解了移位运算的原理和应用。
总的来说，通过这次实验，我更深入地了解了运算器及移位运算的相关知识，并且增强了对数字电路的理解和掌握。
我相信这些知识和技
能在今后的学习和工作中都能够发挥重要作用。
乘法器的verilog实现（并行、移位相加、查找表）
乘法器的verilog实现（并⾏、移位相加、查找表）并⾏乘法器，也就是⽤乘法运算符实现，下⾯的代码实现8bit⽆符号数的乘法。
代码：1module mult_parrell(rst_n,2 clk,3 a,4 b,5 p6 );7parameter DATA_SIZE = 8;89input rst_n;10input clk;11input [DATA_SIZE - 1 : 0] a;12input [DATA_SIZE - 1 : 0] b;1314output [2*DATA_SIZE - 1 : 0] p;1516reg [DATA_SIZE - 1 : 0] a_r;17reg [DATA_SIZE - 1 : 0] b_r;1819wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] p_tmp;20reg [2*DATA_SIZE - 1 : 0] p;2122//输⼊数据打⼀拍23always@(posedge clk)24if(!rst_n)25begin26 a_r <= 8'd0;27 b_r <= 8'd0;28end29else30begin31 a_r <= a;32 b_r <= b;33end3435assign p_tmp = a*b; //只能做⽆符号数的相乘，若要做有符号数乘法，需将数据声明为signed类型3637//输出数据打⼀拍38always@(posedge clk)39if(!rst_n)40begin41 p <= 16'd0;42end43else44begin45 p <= p_tmp;46end4748endmodule移位相加乘法器，下⾯的代码可实现8bit有符号数的相乘，注意符号扩展以及MSB位的处理：//输⼊数据取反assign a_r_inv = ~a_r + 1;assign a_shift0 = b_r[0] ? {{8{a_r[7]}},a_r} : 0;assign a_shift1 = b_r[1] ? {{7{a_r[7]}},a_r,1'b0} : 0;assign a_shift2 = b_r[2] ? {{6{a_r[7]}},a_r,2'b0} : 0;assign a_shift3 = b_r[3] ? {{5{a_r[7]}},a_r,3'b0} : 0;assign a_shift4 = b_r[4] ? {{4{a_r[7]}},a_r,4'b0} : 0;assign a_shift5 = b_r[5] ? {{3{a_r[7]}},a_r,5'b0} : 0;assign a_shift6 = b_r[6] ? {{2{a_r[7]}},a_r,6'b0} : 0;assign a_shift7 = b_r[7] ? {{1{a_r_inv[7]}},a_r_inv,7'b0} : 0; //被乘数为⽆符号数时，特别处理代码：1module mult_shift_add(rst_n,2 clk,3 a,4 b,5 p6 );7parameter DATA_SIZE = 8;89input rst_n;10input clk;11input [DATA_SIZE - 1 : 0] a;12input [DATA_SIZE - 1 : 0] b;1314output [2*DATA_SIZE - 2 : 0] p;1516//输⼊数据打⼀个时钟节拍17reg [DATA_SIZE - 1 : 0] a_r;18reg [DATA_SIZE - 1 : 0] b_r;1920//输⼊数据取反21wire [DATA_SIZE - 1 : 0] a_r_inv;2223//输⼊数据移位24wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift0;25wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift1;26wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift2;27wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift3;28wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift4;29wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift5;30wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift6;31wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] a_shift7;3233//输出数据打⼀个时钟节拍34wire [2*DATA_SIZE - 1 : 0] p_tmp;35reg [2*DATA_SIZE - 1 : 0] p;3637//输⼊数据打⼀个时钟节拍38always@(posedge clk)39if(!rst_n)40begin41 a_r <= 8'd0;42 b_r <= 8'd0;43end44else45begin46 a_r <= a;47 b_r <= b;48end49//输⼊数据取反50assign a_r_inv = ~a_r + 1;5152//输⼊数据移位，注意符号扩展，不仅仅是最⾼位扩展53//对每⼀个bit都需扩展54assign a_shift0 = b_r[0] ? {{8{a_r[7]}},a_r} : 0;55assign a_shift1 = b_r[1] ? {{7{a_r[7]}},a_r,1'b0} : 0;56assign a_shift2 = b_r[2] ? {{6{a_r[7]}},a_r,2'b0} : 0;57assign a_shift3 = b_r[3] ? {{5{a_r[7]}},a_r,3'b0} : 0;58assign a_shift4 = b_r[4] ? {{4{a_r[7]}},a_r,4'b0} : 0;59assign a_shift5 = b_r[5] ? {{3{a_r[7]}},a_r,5'b0} : 0;60assign a_shift6 = b_r[6] ? {{2{a_r[7]}},a_r,6'b0} : 0;61assign a_shift7 = b_r[7] ? {{1{a_r_inv[7]}},a_r_inv,7'b0} : 0; //被乘数为⽆符号数时，特别处理6263assign p_tmp = a_shift0 + a_shift1 + a_shift2 + a_shift3 + a_shift464 + a_shift5 + a_shift6 + a_shift7;6566always@(posedge clk)67if(!rst_n)68begin69//p <= 16'd0;70 p <= 15'd0;71end72else73begin74//p <= p_tmp[15:0];75 p <= p_tmp[14:0];76end7778endmoduletestbench：1module mult_shift_add_tb;23// Inputs4reg rst_n;5reg clk;6reg [7:0] a;7reg [7:0] b;89// Outputs10wire [14:0] p;1112// Instantiate the Unit Under Test (UUT)13 mult_shift_add uut (14 .rst_n(rst_n),15 .clk(clk),16 .a(a),17 .b(b),18 .p(p)19 );2021parameter CLK_PERIOD = 10;2223initial begin24 rst_n = 0;25 clk = 0;2627 #100;28 rst_n = 1;29end3031always #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;3233always@(posedge clk)34if(!rst_n)35begin36 a = 8'd0;37 b = 8'd0;38end39else40begin41 a = a + 1;42 b = b - 1;43end4445endmoduleISIM仿真结果：移位相加乘法器树：将assign p_tmp = a_shift0 + a_shift1 + a_shift2 + a_shift3 + a_shift4 + a_shift5 + a_shift6 + a_shift7;换为：assign sum_01 = a_shift0 + a_shift1;assign sum_23 = a_shift2 + a_shift3;assign sum_45 = a_shift4 + a_shift5;assign sum_67 = a_shift6 + a_shift7;assign sum_0123 = sum_01 + sum_23;assign sum_4567 = sum_45 + sum_67;assign p_tmp = sum_0123 + sum_4567;就成为乘法器树。
乘法运算电路设计
乘法运算电路设计通常涉及到模拟或数字电路设计。
这里提供一种基于数字电路设计的简单示例，说明如何设计一个二进制乘法器。
一、二进制乘法器设计
1. 设计原理：
假设有两个两位的二进制数A1 A0和B1 B0，它们相乘的结果是Y3 Y2 Y1 Y0。
这个设计基于基本的二进制乘法原理。
2. 逻辑电路图：
根据乘法的定义，可以归纳出输出4位二进制数与输入的两位二进制数之间的逻辑关系，并据此设计逻辑电路图。
3. 仿真波形图：
通过仿真测试，验证设计的正确性。
二、硬件乘法器电路设计
1. 设计思路：
利用硬件箱自带的16进制码发生器，通过对应的键控制输出4位2进制构成的1位16进制码，数的范围是0000~1111，即
0H~FH。
每按键一次，输出递增1，输出进入目标芯片的4位2进制数将显示在该键对应的数码管。
2. 乘数和被乘数的输入模块：
将16进制码的A~F码设计成输出为null，减少无用码的输入。
3. 程序设计：
利用移位相加的方法简化程序。
以上是一个简单的乘法运算电路设计的概述，具体的电路设计还需要根据实际需求和条件进行优化和调整。
乘法器
沈阳工程学院课程设计设计题目：乘法器系别自控系班级测控本082班学生姓名吴唯科学号 2008310211指导教师黄硕/于源职称讲师/讲师起止日期：2010 年 8 月 30 日起——至 2010 年 9 月 3 日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：乘法器系别自控系班级测控本082班学生姓名吴唯科学号 2008310211指导教师黄硕/于源职称讲师/讲师课程设计进行地点： B426任务下达时间： 2010 年 8 月 28 日起止日期： 2010年8月30日起——至2010年9月3日止教研室主任秦宏 2010年 8 月 28 日批准乘法器1 设计主要内容及要求：1.1 设计目的：（1）掌握乘法器的构成、原理与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2 基本要求:（1）设计一个3bit二进制数的乘法器，乘法通过逐项移位相加原理来实现，从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全0相加，直至被乘数的最高位；（2）掌握虚拟仪器——字信号发生器——用以检验电路；（3）设计加法运算电路；（4）设计BCD码转换以及显示电路;1.3 发挥部分：（1）拓展4bit；（2）其他。
2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求：（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个方向：（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求：（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。
项目齐全、不许涂改，不少于3000字。
图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。
第9章加法器
assign C[0]=cin; assign G[0]=a[0]&b[0]; assign P[0]=a[0]|b[0]; assign sum[0]=G[0]^P[0]^C[0]; assign C[1]=G[0]|(P[0]&cin); assign G[1]=a[1]&b[1]; assign P[1]=a[1]|b[1]; assign sum[1]=G[1]^P[1]^C[1]; assign C[2]=G[1]|(P[1]&C[1]);
assign G[2]=a[2]&b[2]; assign P[2]=a[2]|b[2]; assign sum[2]=G[2]^P[2]^C[2]; assign C[3]=G[2]|(P[2]&C[2]);
问题： 超前进位加 法器最耗时 的运算是哪 里？
assign G[6]=a[6]&b[6]; assign P[6]=a[6]|b[6]; assign sum[6]=G[6]^P[6]^C[6]; assign C[7]=G[6]|(P[6]&C[6]);
9.2 乘法器
◆ 并行乘法器
◆ 移位相加
组合逻辑实现
◆ 查找表
◆ 加法树
时序逻辑实现
并行乘法器
module mult(outcome,a,b); parameter size=8; input[size:1] a,b; output[2*size:1] outcome; assign outcome=a*b; endmodule
利用Verilog语言的乘法操作符，可很 容易地实现并行乘法器，并可由EDA综合软 件自动转化为电路网表结构
并行乘法器
移位器工作原理
移位器工作原理
移位器是一种数字逻辑电路，用于将二进制数据按照一定的规则进行平行移位。
它通常由触发器或者存储器单元组成，通过控制输入信号来改变存储器单元中的数据。
移位器工作的基本原理是通过时钟信号驱动存储器单元中的数据向左或向右进行平行位移。
有两种常见的移位方向：向左移位（称为左移）和向右移位（称为右移）。
对于左移操作，存储器单元中的数据依次向左移动一位。
最左侧的位会被丢弃，并在最右侧添加一个新的位，通常是0。
这样，移位器的总位数保持不变。
对于右移操作，存储器单元中的数据依次向右移动一位。
最右侧的位会被丢弃，并在最左侧添加一个新的位，通常是0。
这样，移位器的总位数保持不变。
移位器还可以通过控制特殊的输入信号来实现其他功能。
例如，可以通过设置使得被丢弃的位被保留，或者允许在新位的填充时选择不同的值。
移位器在数字电路中有着广泛的应用，常用于数据存储、数据加密、乘法运算、逻辑运算等场景中。
通过控制移位器的输入信号和时钟信号，可以有效地对二进制数据进行平行移位操作。
EDA实验_乘法器的设计
XXXX大学计算机科学学院实验/上机报告一、实验目的1、通过8位移位相加乘法器的设计，理解可编程逻辑系统设计中的自顶向下设计思想；2、进一步巩固利用状态机实现同步时序系统的知识；二、实验环境硬件：PC机、便携式EDA/SOPCDSP实验系统软件：Quartus II 7.0 开发系统三、实验内容1、完成8位移位相加乘法器的VHDL设计并完成功能仿真；2、完成键盘扫描器的设计,并用其实现8位移位相加乘法器在板子上的下载控制。
四、实验过程设计思想：1、分析问题，确定该乘法器工作的基本原理是首先生成部分积，再将这些部分积相加得到乘积。
设计的基本思想为：从被乘数的最低位开始移位，若移出位为1，则乘数左移后与上一次的和相加，若移出位为0，则乘数左移后以全0相加，循环上述操作，直至被乘数的最高位。
主要是进行移位、相加两项操作的重复。
2、根据键盘扫描器的工作原理可知，首先要判断行和列输出的是"1"还是"0"，为了识别按下键后显示的是哪个数字，给板子上的按键用数字代替(0 - 9、A - F),最后对各个模块进行设计，然后生成元件，便于与乘法器相连。
实验步骤：内容一、乘法器设计根据乘法器工作原理可知，确定输入与输出。
由于本实验进行的是8位的乘法器的设计，所以输入的两个乘数分别为din[7 .. 0]、din1 [7 .. 0]，另外clk、clr作为控制输入，dout[15..0]作为输出。
建立工程，编写VHDL源程序，并生成相应的底层文件。
由分析可知乘法器原理框图包括右移寄存器（sreg8b）、16位寄存器（reg16b）、选通与门（andarith）、8位加法器（adder8）四部分。
其中，sreg8b对被乘数进行右移移位，andarith对乘数与被乘数相乘过程中的部分积进行相与，adder8对右移寄存器的移位位数进行计数，reg16b对乘数和被乘数相乘之后的结果进行存储。
乘累加器设计原理
乘累加器设计原理引言：乘累加器是一种用于计算乘法操作的电子电路或算法。
乘法是数学中一种基本的运算，广泛应用于各个领域，包括计算机科学、工程学、物理学等。
乘累加器的设计原理是实现乘法运算的核心。
本文将介绍乘累加器的设计原理及其应用。
一、乘累加器的设计原理乘累加器是一种通过累加运算实现乘法运算的电路或算法。
其设计原理基于乘法的本质特点，即将两个数值相乘，然后将乘积累加到最终结果中。
乘累加器的设计可以分为几个关键步骤：1. 拆分输入数值：将输入的乘法操作数拆分成多个部分，以便逐个进行计算。
例如，对于一个4位的乘法操作数，可以将其拆分为两个2位的部分。
2. 部分积计算：对于每个拆分的部分，进行乘法运算得到部分积。
乘法运算可以使用加法器或逻辑电路实现。
3. 部分积累加：将所有的部分积进行累加，得到最终的乘积结果。
累加可以使用加法器或累加器实现。
4. 进位处理：由于乘法运算可能导致进位，因此需要进行进位处理。
进位处理可以使用进位加法器或逻辑电路实现。
5. 结果输出：将最终的乘积结果输出。
二、乘累加器的应用乘累加器广泛应用于各个领域，其中一些典型的应用包括：1. 信号处理：在数字信号处理中，乘累加器用于计算滤波器的系数乘积和。
通过将输入信号与滤波器的系数进行乘积运算并累加，可以实现信号的滤波和处理。
2. 图像处理：在图像处理算法中，乘累加器用于计算图像的卷积运算。
通过将输入图像与卷积核进行乘积运算并累加，可以实现图像的平滑、边缘检测等操作。
3. 数字信号处理：在数字通信系统中，乘累加器用于计算调制解调器的载波恢复。
通过将输入信号与载波进行乘积运算并累加，可以实现信号的解调和恢复。
4. 科学计算：在科学计算中，乘累加器用于计算复杂的数学运算，如矩阵乘法、多项式求解等。
通过将输入的数值进行乘积运算并累加，可以实现复杂运算的高效计算。
5. 人工智能：在人工智能算法中，乘累加器用于计算神经网络的权重更新。
通过将输入的激活值与权重进行乘积运算并累加，可以实现神经网络的学习和训练。
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移位相加型乘法器原理
一、引言
移位相加型乘法器是一种常见的数字电路，用于实现两个二进制数的乘法运算。
在计算机系统中，乘法运算是一个非常重要的操作，因此移位相加型乘法器在计算机系统中得到了广泛应用。
本文将详细介绍移位相加型乘法器的原理。
二、基本原理
移位相加型乘法器是通过将被乘数和乘数进行移位和加法运算得到结果的。
具体来说，它将被乘数和乘数分别表示为二进制形式，并将它们进行分解和重组，最终得到积。
三、基本结构
移位相加型乘法器由多个模块组成，包括部分积生成模块、部分积累加模块、控制模块等。
其中，部分积生成模块用于生成部分积，部分积累加模块用于将多个部分积进行累加得到最终结果，控制模块用于控制整个运算过程。
四、部分积生成
在移位相加型乘法器中，每次循环都会生成一个部分积。
具体来说，在第i次循环中，被乘数与第i位上的乘数进行与运算，得到一个部分
积。
然后将部分积左移i位，得到“左移i位的部分积”。
最后将“左移i位的部分积”存储在一个寄存器中。
五、部分积累加
在移位相加型乘法器中，每次循环都会将前面生成的部分积进行累加。
具体来说，在第i次循环中，将“左移i位的部分积”与之前所有生成的“左移j(j<i)位的部分积”的和进行累加，得到当前的结果。
然后将当前结果存储在一个寄存器中。
六、控制模块
控制模块用于控制整个运算过程。
具体来说，在每一次循环开始时，
控制模块会将被乘数右移一位，并记录下被乘数最低位的值。
然后控
制模块会判断是否已经完成了所有循环，如果没有，则继续进行下一
次循环。
七、总结
移位相加型乘法器是一种常见的数字电路，用于实现两个二进制数的
乘法运算。
它通过将被乘数和乘数进行移位和加法运算得到结果。
具
体来说，它由多个模块组成，包括部分积生成模块、部分积累加模块、控制模块等。
其中，部分积生成模块用于生成部分积，部分积累加模
块用于将多个部分积进行累加得到最终结果，控制模块用于控制整个
运算过程。