Subc的全定制设计实验报告.doc

《VLSI设计》全定制设计实验报告 Subc的全定制设计 姓名： 殷富有 学号： G 国防科技大学计算机学院 2013年6月3日 1.功能与结构设计 1.1、SUBC的功能 Description:subtract src2 from src1.If result is greater than or equal to zero,left shift result and add 1 to it.Place the result in dst.This step is commonly used in division. Execution:if(cond){ if(src1-src2 = 0) ((src1-src2)1)+1 →dst else src11 →dst } else nop Example: 图1.0 subc指令运算实例 1.2、总体设计结构 图1.1 subc结构图 图1.2 Frame of Top of Subc SUBC指令的实现需要用到加法器和数据选择器，通过两个操作数相加得到的最高位判断选择哪个数据，若(src1-src2)的最高位为0，则选(src1-src2)的低31位连接到dst[31:1], (src1-src2)的最高位取反连接到dst[0]；否则，选src1的低31位连接到dst[31:1], (src1-src2)的最高位取反连接到dst[0]，这样可以巧妙的隐含了移位、加1操作。当cond为1时执行操作，否则，执行空操作。 2. 电路图设计 2.1、32加法器设计 2.1.1、加法器设计原理 设一个n位的加法器的第i位输入为ai、bi、ci，输出si和ci+1，其中ci是低位来的进位，ci+1（i=n-1，n-2，…，1，0）是向高位的进位，c0是整个加法器的进位输入，而cn是整个加法器的进位输出。则 si = ai⊕bi⊕ci 式(2-1) ci+1 = ai· bi + ci·（ai⊕bi） 式（2-2） 令： gi = ai· bi 式(2-3) pi = ai⊕bi 式(2-4) 则： ci+1 = gi + ci·pi 式(2-5) 只要ai· bi=1，就会产生向i+1位的进位，称g为进位产生函数；同样，只要ai⊕bi =1，就会把ci传递到i+1位，所以称p为进位传递函数。把式(3-5)展开得到： ci+1 = gi+ pi gi-1+ pi pi-1 gi-2+…+ pi pi-1… p1g0+ pi pi-1… p0c0式(2-6) 随着位数的增加式(3-6)会加长，但总是保持三个逻辑级的深度，因此形成进位的延迟是与位数无关的常数。一旦进位(c1- cn-1)算出以后，和也就可由式(3-1)得出。由于初次画版图，为了使版图结构相对简单一点，本设计采用的串行进位加法器。 2.1.2 32位加法器结构 图2.0 32位加法器结构图 (1)1Bits 加法器原理图 图2.1 1位加法器原理图 (2)4bits 加法器原理图 图2.2 4位加法器原理图 (3)32bits 加法器原理图 图2.3 32位加法器原理图 2.2、选择器电路 2.2.1选择器设计原理 数据选择器是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去，实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，其示意图如下： 图2.4 n位通道选择信号 2.2.2选择器原理图 (1)1bit 二选一选择器 图2.5 1bit二选一数据选择器 (2)32bits 二选一选择器 图2.6 32bits二选一数据选择器 2.2.3基本门电路 (1)2输入或门原理图 图2.7 or2原理图 (2)2输入异或门原理图 图2.8 xor原理图 (3)2输入与门原理图 图2.9 and2原理图 (4)反相器原理图 图2.10 inv