怎樣測(cè)量加法器的速度？器件延遲的時(shí)間長(zhǎng)度！

S分段C覆蓋并行加法器

第一章：設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，行波進(jìn)位加法器RCA和超前進(jìn)位加法器CLA后。

自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)八位二進(jìn)制加法器。

經(jīng)過(guò)分析，二進(jìn)制加法，可以分成三種情況。

A：最特殊情況，兩個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)的相同位，不同時(shí)為1，這樣就不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位。

B：特殊情況，兩個(gè)數(shù)相加，產(chǎn)生進(jìn)位C，但是更高一位的S是0。

Ω：普通情況，產(chǎn)生進(jìn)位后，需要繼續(xù)進(jìn)位的情況。

對(duì)于A：8個(gè)半加器就可以輸出正確答案。

對(duì)于B：8個(gè)半加器輸出S和C，用Cn和Sn+1異或，就可以輸出正確答案。

對(duì)于Ω：就需要發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

當(dāng)?shù)臀籆向高位S進(jìn)位時(shí)，有兩種情況。

S=0，則直接進(jìn)位。

S=1，則本位異或?yàn)?，進(jìn)位C向更高位，繼續(xù)進(jìn)位，直到遇見(jiàn)S=0。

所以需要一種靈活的電路，當(dāng)S=1時(shí)，能夠把低位C搬運(yùn)到高位去。

把S組成的0111結(jié)構(gòu)稱為段，C=0時(shí)，異或出結(jié)果0111。C=1時(shí)，異或出結(jié)果1000。進(jìn)位將是向段進(jìn)位的。

下圖就是最終電路設(shè)計(jì)。使用八個(gè)串聯(lián)的傳輸門(mén)，由各位的S控制通斷，靈活分配進(jìn)位C。

由于低位C為1，向高位進(jìn)位，S為0時(shí)，N邏輯傳輸門(mén)截止，P邏輯傳輸門(mén)導(dǎo)通，本位C可以通過(guò)P邏輯傳輸門(mén)進(jìn)入到下級(jí)異或門(mén)參與運(yùn)算得到運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)S為1時(shí)，N邏輯傳輸門(mén)導(dǎo)通，P邏輯傳輸門(mén)截止，此時(shí)本位C無(wú)法參與下級(jí)異或門(mén)運(yùn)算，低位C則可以通過(guò)N邏輯傳輸門(mén)進(jìn)入下級(jí)異或門(mén)參與運(yùn)算，直到遇到S=0時(shí)停止。低位C和段內(nèi)S異或運(yùn)算，得到計(jì)算結(jié)果。依次從低位到高位看S的值，從S為1開(kāi)始到S為0，稱之為一段，此段內(nèi)的所有C都會(huì)被低位C（本級(jí)S為1的上一級(jí)C）“覆蓋”，結(jié)果為新C。當(dāng)S出現(xiàn)極端情況0111...0結(jié)構(gòu)的段時(shí)，最低位的C覆蓋所有高位C參與運(yùn)算。

計(jì)算機(jī)是如何計(jì)算的（視頻有利于理解設(shè)計(jì)）

1探索篇

2設(shè)計(jì)篇

3優(yōu)化篇

第二章：proteus驗(yàn)證。示波器測(cè)延遲

經(jīng)過(guò)Proteus 7.8的驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的加法器，能夠計(jì)算出正確結(jié)果。

使用虛擬示波器測(cè)出RCA和SCA（本設(shè)計(jì)）的延遲時(shí)間：

RCA：

SCA：

以上是，Proteus7.8的測(cè)試結(jié)果

第三章：multisim驗(yàn)證。示波器測(cè)延遲

使用multisim 14的虛擬示波器測(cè)出RCA和SCA（本設(shè)計(jì)）的延遲時(shí)間：

RCA：

SCA：

以上是，multisim 14的測(cè)試結(jié)果

第四章：PCB實(shí)物驗(yàn)證延遲

由于模擬軟件的延遲測(cè)試，僅僅只能參考。

計(jì)劃利用74HC系列芯片，制作出RCA和SCA（本設(shè)計(jì)）的PCB電路板。使用示波器對(duì)兩種加法器進(jìn)行對(duì)比。

SCA-4示波器測(cè)延遲：

RCA-4示波器測(cè)延遲：

實(shí)物圖：

中間兩行是輸入開(kāi)關(guān)，為A1-4,B1-4D的輸入，SW9為Cin。

上半部分的5顆芯片，組成RCA-4，

下半部分的6顆芯片，組成SCA-4。LED輸出結(jié)果。

開(kāi)關(guān)向右波動(dòng)為3V，開(kāi)關(guān)向左波動(dòng)為0V。

圖中A為1111，B為0000。輸出LED顯示1111。

結(jié)果正確。

已經(jīng)試過(guò)所有的4位加法，全部正確。

審核編輯：湯梓紅