HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων.

Σχετικά έγγραφα
HY430 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων.

HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

HY422 Ειςαγωγό ςτα υςτόματα VLSI. 1 ΗΤ422 - Διάλεξθ 11θ Κυκλϊματα Δεδομζνων

Παραπάνω παρουςιάηεται ο πιο ςυνικθσ χωροκζτθςθ αρικμθτικϊν, λογικϊν κυκλωμάτων. Η μονάδα επεξεργαςίασ είναι θ λζξθ (λ.χ. 32-bit ςε επεξεργαςτζσ,

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. 1 ΗΥ330 - Διάλεξη 11η - Κυκλώματα Δεδομένων

Δυαδικοσ πολλαπλαςιαςμοσ και διαιρεςη ακεραιων

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

Λαμβάνοντασ υπόψη ότι κατά την πρόςθεςη δφο δυαδικϊν ψηφίων ιςχφει: Κρατοφμενο

Παράςταςη ςυμπλήρωμα ωσ προσ 1

Παράςταςη ακεραίων ςτο ςυςτημα ςυμπλήρωμα ωσ προσ 2

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ : Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Άλλες Αριθμητικές Συναρτήσεις/Κυκλώματα

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 3 ο. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας - Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

Θεςιακά ςυςτιματα αρίκμθςθσ

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 2 ο Σύντομη Επανάληψη. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Η/Υ

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

a -j a 5 a 4 a 3 a 2 a 1 a 0, a -1 a -2 a -3

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Συστήματα Αρίθμησης. Συστήματα Αρίθμησης 1. PDF created with FinePrint pdffactory Pro trial version

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΠΡΟΣΘΕΣΗ

Πολυπλέκτες. 0 x 0 F = S x 0 + Sx 1 1 x 1

Ψηφιακά Συστήματα. 6. Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

Ψηφιακά Συστήματα VLSI

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 11 ο και 12 ο

ξργ Μονάδα επεξεργασίας ξργ δδ δεδομένων Μονάδα ελέγχου

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 4 ο Πράξεις με bits. Δρ.

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής. Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 2 ο Σύντοµη Επανάληψη

HY437 Αλγόριθμοι CAD

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

x n D 2 ENCODER m - σε n (m 2 n ) x 1 Παραδείγματα κωδικοποιθτϊν είναι ο κωδικοποιθτισ οκταδικοφ ςε δυαδικό και ο κωδικοποιθτισ BCD ςε δυαδικό.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΙΜΌ ΤΠΟΛΟΓΙΣΏΝ. Κεφάλαιο 8 Η γλϊςςα Pascal

ΣΕΙ ΕΡΡΩΝ ΜΑΙΟ 2013 ΠΣΤΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ ΣΙΜΕΝΙΔΗ ΣΕΦΑΝΟ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ : ΜΑΔΕΜΛΗ ΙΩΑΝΝΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Ενότητα 9 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ & ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Προγραμματισμός Ι (ΗΥ120)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Πολλαπλασιασμός και Διαίρεση Ακεραίων

Προγραμματισμός Ι (HY120)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

Chapter 3 Αριθμητική Υπολογιστών

HY437 Αλγόριθμοι CAD

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Παράρτηµα Γ. Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Chapter 3. Αριθμητική Υπολογιστών. Έβδομη (7 η ) δίωρη διάλεξη. Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Τμήμα Πληρουορικής και Τεχμολογίας Υπολογιστώμ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης

Θέμα 1ο (3 μονάδες) Υλοποιήστε το ακoλουθιακό κύκλωμα που περιγράφεται από το κατωτέρω διάγραμμα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Κυκλώµατα µε MSI. υαδικός Αθροιστής & Αφαιρέτης

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

Ελίνα Μακρή

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

Κεφάλαιο 2 ο Βασικές Έννοιες Αλγορίθμων (σελ )

Προγραμματισμός Ι (ΗΥ120)

1 η Θεµατική Ενότητα : Αριθµητικά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΟΙ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΚΑΙ Η ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ ΜΕ FLIP-FLOP ΚΑΙ ΠΥΛΕΣ

Αριθμητική Υπολογιστών (Κεφάλαιο 3)

= = 124

"My Binary Logic" Ένας προσομοιωτής λογικών πυλών στο Scratch

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Πράξεις με μπιτ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Μετατροπεσ Παραςταςεων

Κεφάλαιο 8. Αριθμητική Λογική μονάδα

Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

3. Πρόσθεση Πολλαπλασιασμός 4. Πρόσθεση στο πρότυπο ΙΕΕΕ Πολλαπλασιασμός στο πρότυπο ΙΕΕΕ

Συστήματα αρίθμησης. = α n-1 *b n-1 + a n-2 *b n-2 + +a 1 b 1 + a 0 όπου τα 0 a i b-1

ΦΟΙΤΗΤΡΙΑ : ΒΟΥΛΓΑΡΙ ΟΥ ΜΑΡΙΑ, ΑΕΜ: 2109 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ : ΚΑΛΟΜΟΙΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 15: Καταχωρητές (Registers)

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Παράδειγµα: Καταχωρητής 2-bit. Καταχωρητής 4-bit. Μνήµη Καταχωρητών

Ανασκόπηση στα ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σχεδίαση Βασικών Κυκλωµάτων. Χρ. Καβουσιανός. Επίκουρος Καθηγητής

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Νεκτάριος Κοζύρης ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

2. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΤΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ. 2.1 Αριθμητικά συστήματα

4.1 Θεωρητική εισαγωγή

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών

Υπολογιστές και Πληροφορία 1

Αριθμητικά Συστήματα

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Θέμα 1ο (3 μονάδες)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

Transcript:

HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων Διδάςκων: Χ. Σωτηρίου, Βοηθοί: Ε. Κουναλάκησ, Π. Ματτθαιάκησ http://www.csd.uoc.gr/~hy220 1 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 2 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 1

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 3 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Αθροιςτήσ χωρίσ Κρατούμενο Half Adder a b co s 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 s = a b + ab = a (+) b co = ab 4 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 2

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 5 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Αθροιςτήσ με Κρατούμενο Full Adder a b ci co s 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 s = a b ci + a bci + ab ci + abci = ci (a b + ab) + ci (a b + ab ) = ci (a (+) b) + ci (a (+) b) = a (+) b (+) c co = a bci + ab ci + abci + abci = ab (ci + ci ) + ci (a b + ab ) = ab + ci(a (+) b) 6 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 3

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 7 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Σειριακό Κρατούμενο Η απλοφςτερθ υλοποίθςθ ενόσ ν-bit ακροιςτι Εν ςειρά το κάκε ψθφίο ν παίρνει κρατοφμενο από το (ν-1) Μειονεκτιματα Μεγάλθσ κακυςτζρθςθσ κρίςιμο μονοπάτι Από το co μζχρι το δεξιότερο κρατοφμενο 8 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 4

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 9 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πρόγνωςη Κρατουμένου Ο βαςικόσ ςτόχοσ είναι να μειωκεί θ μεγάλθ κακυςτζρθςθ τθσ αλυςίδασ των κρατουμζνων των ν-bit Βαςικι ιδζα Ακριβισ πρόγνωςθ κρατουμζνου πριν αυτό προκφψει από τισ εξιςϊςεισ Για ομάδεσ ν-bit (όπου ςυνικωσ v ~ 4) Υπολογίηεται θ πρόγνωςθ του κρατουμζνου αυτι προωκείται ςτθν επόμενθ ομάδα Η κακυςτζρθςθ τθσ πρόγνωςθσ είναι ςθμαντικά μικρότερθ από τον ςειριακι προϊκθςθ του κρατουμζνου 10 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 5

Πρόγνωςη Κρατουμένου - Γένεςη, Προώθηςη Στθν πρόςκεςθ A + Β παράγεται κρατοφμενο μόνο όταν ΑΒ: G = AB Ζνα κρατοφμενο προάγεται ςτο επόμενο ψθφίο όταν: P = A + B Το κρατοφμενο μπορεί να εκφραςτεί ωσ: co = G + P ci Για ν=4-bits: c1 = G0 + P0 c0 c2 = G1 + P1 c1 = G1 + P1(G0 + P0 c0) = G1 + G0P1 + c0p0p1 c3 = G2 + G1P2 + G0P1P2 + C0P0P1P2 C4 = G3 + G2P3 + G1P2P3 + C0P0P1P2P3 11 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πρόγνωςη Κρατουμένου 4-bit Αθροιςτήσ C4 = (G3 + G2P3 + G1P2P3 + G0P1P2P3) + C0(P0P1P2P3) PG = P0P1P2P3 GG = G3 + G2P3 + G1P2P3 + G0P1P2P3 C4 = GG + C0 PG 12 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 6

Πρόγνωςη Κρατουμένου 16-bit Αθροιςτήσ Ιεραρχικά θ μονάδα LCU υπολογίηει τα: PG, GG c16 13 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πρόγνωςη Κρατουμένου 64-bit Αθροιςτήσ Ίδια ιδζα με 2 ο επίπεδο ιεραρχίασ 14 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 7

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 15 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Ολίςθηςη και Πρόςθεςη 1011001 x 1101 : 1011001 1101 x 1 : 1011001 0 : 0000000 1 : 1011001 1 : 1011001 + 10010000101 Πολλαπλασιαστέος Πολλαπλασιαστής Προςκζτουμε με τον πολλαπλαςιαςτι από δεξιά προσ αριςτερά 16 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 8

Ολίςθηςη και Πρόςθεςη << 1 a[ν-1:0] Παράλληλη είςοδοσ Σειριακή είςοδοσ + m[2ν-1:0] Αποτζλεςμα b[x] 17 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Αλγόριθμοσ Πολλαπλαςιαςμού MULTIPLY(x, y, m) // Είςοδοι - x : πολλαπλαςιαςτζοσ, y : πολλαπλαςιαςτισ, Ζξοδοσ m : γινόμενο { n = LENGTH(y); m = 0; t = x; // ολιςκθτισ // for i in 1 to n // για κάκε ψθφίο του y // { if (y[i] == 1) m = m + t; // πρόςκεςθ μερικοφ παράγοντα // t = t << 1; // ολίςκθςθ 1 ψθφίο δεξιά για κάκε ψθφίο του y // } return r; } 18 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 9

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 19 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα (LUT) Γριγορθ μνιμθ για λίγα ψθφία Χρθςιμοποιείται για FPGAs Μικρι κακυςτζρθςθ Εκκετικό μζγεκοσ 3x3 LUT 000 001 010 011 100 101 110 111 000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 001 000000 000001 000010 000011 000100 000101 000110 000111 010 000000 000010 000100 000110 001000 001010 001100 001110 011 000000 000011 000110 001001 001100 001111 010010 010101 100 000000 000100 001000 001100 010000 010100 011000 011100 101 000000 000101 001010 001111 010100 011001 011110 100011 110 000000 000110 001100 010010 011000 011110 100100 101010 111 000000 000111 001110 010101 011100 100011 101010 110001 20 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 10

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 21 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμόσ Μερικών Παραγόντων 67 x 54 1 ο με 1 ο 2 ο με 1 ο 1 ο με 2 ο 2 ο με 2 ο 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 οι τζςςερισ αυτοί ςυνδυαςμοί μποροφν να γίνουν ςε ςφνολα από δυαδικά ψηφία 22 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 11

Πολλαπλαςιαςμόσ Μερικών Παραγόντων 6-bit πολλαπλαςιαςτισ από 3-bit Πίνακεσ a[2:0] b[2:0] 3x3 LUT 6 + 9 + m[11:0] 12 a[2:0] b[5:3] 3x3 LUT 6 9 << 3 a[5:3] b[2:0] 3x3 LUT 6 + 9 << 3 9 a[5:3] b[5:3] 3x3 LUT 6 9 << 3 23 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 24 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 12

Πολλαπλαςιαςμόσ Υπολογιςμένων Μερικών Παραγόντων Ειδικι περίπτωςθ του πίνακα όπου θ ςυνδυαςτικι λογικι είναι απλι Βαςικι ιδζα - πολλαπλαςιαςμόσ ν-bit με 2-bit: << 1 + 11 10 Είσοδος Α (ν-bits) ν b0 01 00 Είσοδος Β (2-bits) 25 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμόσ Υπολογιςμένων Μερικών Παραγόντων Υλοποίθςθ πολλαπλαςιαςμοφ μερικϊν παραγόντων ςε FPGA: Ποια ςυνάρτθςθ υλοποιεί το LUT 4άρων ειςόδων; 26 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 13

Κυκλϊματα Πρόςκεςθσ Half-adder Full-Adder Σειριακό Κρατοφμενο Ripple Carry Πρόγνωςθ Κρατουμζνου Carry Lookahead Κυκλϊματα Πολλαπλαςιαςμοφ Ολίςκθςθ και Πρόςκεςθ Shift and Add Πολλαπλαςιαςμόσ με Πίνακα Αποτελεςμάτων Μερικϊν Παραγόντων Partial Υπολογιςμζνων Μερικϊν Παραγόντων Computed Partial Διαίρεςθ 27 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Διαίρεςη 0111000010(450) 10001 (17) 28 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 14

Διαίρεςη 0111000010(450) 10001 (17) 01110 011100 10001 010110-10001 001010 010101 10001 00100 01000 11010 (26) 5-bit διαιρζτθσ < διαιρετζο κατεβάηουμε ψθφίο ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο, υπόλοιπο < διαιρζτθ, 0 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο Ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο, υπόλοιπο < διαιρζτθ, 0 ςτο πθλίκο Σε κάκε βιμα κάνουμε: Σφγκριςη Ολίςθηςη Αφαίρεςη 29 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα Αλγόριθμοσ Διαίρεςησ LONG_DIVISION(D, d, q, r) // Είςοδοι - D : Διαιρετζοσ, d : διαιρζτθσ, Ζξοδοι q : πθλίκο, r : υπόλοιπο { n = MSB(D); m = (n LENGTH(d)); x = 0; Dt = D; do { while (Dt[n:m] < d) // υπόλοιπο < διαιρζτθ // q[x++] = 0; m = m 1; // 0 ςτο πθλίκο, κατεβάηουμε ψθφίο // q[x++] = 1; // 1 ςτο πθλίκο // r[n-m:0] = Dt[n:m] d; // νζο υπόλοιπο // m = m 1; // κατεβάηουμε ψθφίο // Dt[n:0] = {r, D[m-1:0]};// ςυνζνωςθ υπολοίπου με διαιρετζο // } while (r > d); return (q[0:x], r[n-m:0]); } 30 ΗΥ220 - Διάλεξθ 7θ - Αρικμθτικά Κυκλϊματα 15