武汉工商学院 实验报告
系别：计算机科学与技术 专业：现代数据处理技术 班级：实验班 学号：14401019 姓名：王九四 分数：
指导教师：林孝平 课程名：计算机组成原理 实验名称：补码矩阵乘法器设计
（1） 实验目的
通过补码矩阵乘法器设计实验，彻底掌握补码矩阵乘法器的基础理论及原理，学会如何用硬件构造补码矩阵乘法器。
（2） 实验题目与要求
设计一个补码矩阵乘法器。要求该乘法器有两个输入口，每个输入口都有6根输入线，各口接受一个6位补码数据的输入。该乘法器有一个输出口，有11根输出线，输出积的补码。
要求：
先，用全加器构成5位×5位无符号阵列乘法器电路；并写出5位×5位无符号阵列乘法器的原理；画出5位×5位无符号阵列乘法器框图；
然后，用与门构成5位×5位无符号阵列乘法器的位积项（加数）产生部件电路；画出5位×5位无符号阵列乘法器位积项（加数）产生部件的框图；
然后，用或门、与门、异或门构成6位补码的算前求补器电路，并写出算前求补器的原理；画出6位补码的算前求补器的框图；
然后，用或门、与门、异或门构成11位补码的算后求补器电路。画出11位补码的算后求补器的框图；
最后，将上面四种功能部件的框图构成6位×6位补码矩阵乘法器。
（3） 设计
1、 算前求补器电路设计：
a4C3a3C2a2C1a1a0EC0C-1=0a4*a3*a2*a1*a0*
算前求补器电路原理： 答：
（1）E=0时，不管Ci为何值，与门输出端为0。a*i = ai ⊕ 0 = ai 。正数的补码与原码同形，所以，a*3„a*0是A的原码数值位。
（2）当E=1时，从数位的右端向左端逐位分析。右端逐位a i 是0 ，其左边的Ci也是0，其右边的与门输出也是0。a*i = ai ⊕ 0 = ai =0 。 最右端a i 是1 ，其左边的Ci也是1，其右边的与门输出是0。a*i = ai ⊕ 0 = ai =1。最右端1的a i 的左边各位的右边的与门输出是1。a*i = ai ⊕ 1 = ai 。根据补码变原码规则：补码符号位1不变，数位最右1的左边各位取反，数位最右1及其右边各位不变，则变原码。所以，a*3„a*0是A的原码数值位。
算前求补器框图：
a4a3a2a1a0算前求补器a4*a3*a2*a1*a0*
2、 5位×5位无符号阵列乘法器的（位积项）加数产生部件电路设计：
a4b0a3a2a1a0a4b0b1a4b1b2a3b0a2b0a1b0a0b0a3b1a2b1a1b1a0b1a4b2b3a3b2a2b2a1b2a0b2a4b3b4a3b3a2b3a1b3a0b3a4b4a3b4a2b4a1b3a0b4
5位×5位无符号阵列乘法器的（位积项）加数产生部件框图：
A=a4 a3 a2 a1 a0B=b4 b3 b2 b1 b0a4b4a1b0a0b03、 5位×5位无符号阵列乘法器电路设计：
a4b00a3b00FAa2b00FAa1b00FAa0b0a0b1a4b1FA 进 位 输出和输出FAa3b1a2b1a1b1a4b2FAa3b2FAa2b2FAa1b2FAa0b2a4b3FAa3b3FAa2b3FAa1b3FAa0b3a4b4FAa3b4FAa2b4FAa1b4FAa0b4FAFAFAFA0P9P8P7P6P5P4P3P2P1P0
5位×5位无符号阵列乘法器电路原理： 答：
(1)首行全加器是求两个位积项的和，且下进位为0.
(2)首尾之间的行全加器是求“本列上全加器的和”+“对应的位积项”+“上行下进位”
(3)尾行全加器是求“本列上全加器的和” +“上行下进位”+“本行上进位”
5位×5位无符号阵列乘法器框图：
a4b1......a4b1a4b0......a1b0a0b05为乘5位不带符号的乘法阵列（核心部位）......p9
4、 11位补码算后求补器电路设计：
p1p0
a9C7........C1a1a0EC0C-1=0........a9*
11位补码算后求补器框图：
a1*a0*a9......a1a0算后求补器......a9*（被乘数）a1*a0*（乘数）
5、 用以上框图构成6位×6位补码矩阵乘法器：
A=a4......a1 a0a5 5 5位算前求补器b4...... b2 b1=B5位算前求补器b5ab5............5为乘5位不带符号的乘法阵列（核心部位）......10位算后求补器......p10*p9*p1*p0*
