当C端0V,A端10V,二极管可以视为导线,结果就是A端的电流源源不断的流向C端,导致最后的结果就是A端=C端=10V
进行两个4bit的二进制数相加,就要用到4个全加器。那么在进行加法运算时,首先准备好的是1号全加器的3个input。而2、3、4号全加器的Cin全部来自前一个全加器的Cout,只有等到1号全加器运算完毕,2、3、4号全加器才能依次进行进位运算,最终得到结果。 这样进位输出,像波浪一样,依次从低位到高位传递, 最终产生结果的加法器,也因此得名为行波进位加法器(Ripple-Carry Adder,RCA)。
加减法是一类非常基础的运算,本文分析最简单的行波进位加/减法器(Ripple CarryAdder/Subtractor)的硬件开销和性能问题。
上期我们提到,计算机科学家们从摩尔斯电码获得启发,将现实中的物理量转换为二进制的数字信号,让数字电路进行处理,奠定了当代计算机的基础。那么,在计算机中是如何让数字信号进行运算的呢?
1970年,第一个封装在单个芯片内的完整ALU——英特尔74181诞生,这在当时是惊人的工程壮举!
(2) 熟悉 Logisim 平台基本功能,能在 logisim 中实现多位可控加减法电路。
加法和减法等算术运算在处理器逻辑的设计中起着重要作用。任何处理器的算术逻辑单元(ALU)都可以设计为执行加法、减法、增量、减量运算。算法设计由RTL Verilog代码描述,以实现最佳区域和较少关键路径。本节用等效的Verilog RTL描述描述执行算术运算的重要逻辑块。
这些基本的门电路,是我们计算机硬件端的最基本的“积木” 包含十亿级别晶体管的现代CPU,都是由这样一个一个的门电路组合而成的。
HDLBits 是一组小型电路设计习题集,使用 Verilog/SystemVerilog 硬件描述语言 (HDL) 练习数字硬件设计~
Versal FPGA中最新的DSP原语DSP58,它在最新的DSP48版本上已经有了许多改进,主要是从27x18有符号乘法器和48位后加法器增加到了27x24和58位。但除此之外,DSP58还有两种额外的操作模式,分别称为DSPCPLX和DSPFP32。本文将重点介绍其中的DSPFP32,它是一个硬化的浮点加法器和乘法器。
甄建勇,高级架构师(某国际大厂),十年以上半导体从业经验。主要研究领域:CPU/GPU/NPU架构与微架构设计。感兴趣领域:经济学、心理学、哲学。
现代计算机已经发展的非常复杂,要理解计算机的运行原理都已经变得异常艰难,虽说我们无法亲自去制造他,但我们可以了解下计算机系统是怎么从0发展而来的。
最近对比复习了模电里面同相加法器与反相加法器电路。分析了他们之间的差别,并将分析过程记录在下,欢迎大家交流讨论。
在文章行波进位加/减法器的硬件开销和性能分析中我们仔细分析了行波进位加法器的硬件开销和性能问题。
本系列为FPGA系统性学习学员学习笔记整理分享,如有学习或者购买开发板意向,可加交流群联系群主。
身为程序员多年,作者今天突然对这件事感到十分好奇了。我问计算机芸芸部件,1+1究竟是如何计算的,他们都茫然的看着我。
这章在王道书里好像没有专门讲,估计不是考纲 但觉得对后面的理解还是有帮助的 故记录学习
要注意: 在执行立即数加法时,imm 是 16 位。而寄存器是 32 位,这就出现转换的问题。在手册中是使用 imm 的符号扩展,也就是将高 16 位采用低 16 位的最高位复制 16 次进行填充。(符号扩展不会改变原数值)。
我们除去右下角看其他部分,和或运算结果是完全一致的。再单独看一下右下角,输入都为1时输出为0这不就是与非的操作结果吗。那我们将输入同时给到或门和与非门看下他们的输出:
半加器电路是指对两个输入数据位相加,输出一个结果位(S(Sum))和进位(C (Carry out)),没有进位输入的加法器电路。是实现两个一位二进制数的加法运算电路。
第1行是仿真的一个时间刻度,“/”前面的1ns代表的是时间单位,后面的1ns是时间精度,很多时候在使用工具生成模块的代码时,出现的是1ns/1ps,而我喜欢把1ps的精度改成1ns进行,因为这样可以通过把精度降低从而将数据量降低,主要是之前有几次做设计的时候,跑仿真就因为精度弄得太高了,然后数据量占了几十个G的空间,而且还相对费时,而自己根本不需要太高的精度,只是为了做个设计的验证,当然,如果以后要是遇到了需要高精度的设计,还是不要乱改,尽量根据自己需要来进行设置。
超前加法器由许多级联在一起的全加法器组成。 它仅通过简单的逻辑门就可以将两个二进制数相加。 下图显示了连接在一起以产生4位超前进位加法器的4个全加器。 超前进位加法器类似于纹波提前加法器。 不同之处在于,超前进位加法器能够在完全加法器完成其运算之前计算进位。 这比起波纹加法器具有优势,因为它能够更快地将两个数字加在一起。 缺点是需要更多逻辑。 您会发现在设计FPGA和ASIC时,执行速度和使用的资源之间通常会达到平衡。
接下来系列文章会有很多在Verilog中知识点有被提及,关于这两者关系,请查看《谈谈Verilog和SystemVerilog简史,FPGA设计是否需要学习SystemVerilog》。
在本题中,您将描述一个具有两级层次结构的电路。在top_module中,实例化两个add16模块(已为您提供),每个add16中实例化16个add1实例(此模块需要您编写)。所以,您需要描述两个模块:top_module和add1。
在计算机中,通常总是用补码完成算术的加减法运算。其规则是: [X+Y]补= [X]补 + [Y]补 ,[X-Y]补= [X]补 – [Y]补 = [X]补 + [-Y]补
最近一位朋友问我,开发的代码是怎么在芯片运行起来的,我就开始给他介绍代码的预编译、汇编、编译、链接然后到一般的文件属性,再到代码运行。但是大佬问了我一句,CPU到底是怎么执行到每一个逻辑的,就讲了哈CPU的架构。这是时候真的有些迷了,虽然有模电数电的底子,但是自己都说迷糊了,汇编怎么对应到机器码再到怎么执行每一个逻辑。
大家都知道光刻机很屌,那光刻机和我们所熟知的计算机CPU有什么关系呢?其实光刻机的作用就是将理论设计的电路制作到真实的芯片上,所以它不仅仅可以生产我们所熟知的CPU芯片,还有GPU,单片机芯片等。
此次实验为设计一个16位全加器模块并对其进行测试,本实验是以数据流的方式描述全加器模块,其中16位全加器有一个进位输入端和一个进位输出端,以及16位的数据输入和输出端,实现16位数据的计算,具体的实验如下。
本文详细地总结了一系列的加法器,包括半加器、全加器、等波纹进位加法器,虽然FPGA设计工程师不会设计这些东西作为模块来使用,因为综合工具足够智能,能够识别数据相加,但作为训练材料不失为一种不错的选择。
本题中需要实现一个 2 进制 1bit 加法器,加法器将输入的两个 1bit 数相加,产生两数相加之和以及进位。
下面 2 幅图分别为图一和图二,都调用了乘法器和加法器,其中 IN,S1,S2,S3 的位宽都为 8 bit,FF 为触发器,请问下面的选项哪个或哪些是正确的?
回忆:偶校验就是为了让数里面1的个数为偶数,做法是所有数位.奇校验就是让数里面1的个数为奇数
做芯片第一要追求的是功能,在保证功能都满足的情况下追求性能,在性能满足的情况下追求成本,也就是面积。当然功耗也十分重要。
主要指前端游戏界面的实现和交互逻辑的编写吗?显然不止这些,还应该包括支持前端数据存取的后端接口的实现。如果把概念扩展一下,还应该包括游戏关卡设计器的编写、角色人物设定器的编写、城池地图编辑器的编写、游戏管理后台的编写等等,这些工作都是为了「交付一个完全可运营的游戏」,为这个目标服务的,都属于小游戏的开发范畴。
Problem 40 Combinational for-loop: 255-bit population count
在上一期,我们一期探讨了计算机如何计算四则运算中最简单的加法。那么,我们如何来计算加法的逆运算——减法呢?
超前进位加法器(carry look ahead adder)是对普通的全加器进行改良而设计成的并行加法器,主要是针对普通全加器串联时互相进位产生的延迟进行了改良。超前进位加法器是通过增加了一个不是十分复杂的逻辑电路来做到这点的。
先来看一个简单的问题:小孩子都知道数数:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,可为什么要这样数呢?为什么不是1,2,3,4,5,6,10呢?
这期本来是想写hashMap的,但是里面哈希和扩容之类的,很多都是位运算,不太熟悉的同学看着会很难受,所以先补充一些计算机组成的知识。
cpu中乘法器的执行流程 Java模拟乘法器代码 /** * 32 bit multiplier mock * @param a * @param b
没有乘法的神经网络,你敢想象吗?无论是单个神经元的运算还是卷积运算,都不可避免地要使用乘法。
如下图为工厂流水线,工厂流水线就是将一个工作(比如生产一个产品)分成多个细分工作,在生产流水线上由多个不同的人分步完成。这个待完成的产品在流水线上一级一级往下传递。
我们学 JS 的时候都会了解下位运算,在 React、Typescript 等源码中也频繁见到位运算的踪影,但在业务代码中从来不会这么写,它好像离我们很遥远。
机器数及特点 <1> 为什么要研究机器内的数据表示 目的:组织数据,方便计算机硬件直接使用 要考虑的因素 - 支持的数据类型 - 能表示的数据范围 - 能表示的数据精度 - 存储和处理的代价 - 是否有利于软件的移植 - .... <2> 机器内的数据表示 真值:符号用 "+"、 "-" 表示的数据表示方法 机器数:符号数值化的数据表示方法,用0、1表示符号 三种常见的机器数:设定点数的形式为X0X1X2X3
1、实验步骤: A全加器: 1个vhd文件,用来定义顶层实体 1个vwf文件,用来进行波形仿真,将验证的波形输入 1、新建,编写源代码。 (1).选择保存项和芯片类型:【File】-【new project wizard】-【next】(设置文件路径+设置project name为【C:\Users\lenovo\Desktop\笔记\大二上\数字电路\实验课\实验三\全加器】)-【next】(设置文件名【gg】)-【next】(设置芯片类型为【cyclone-EP1CT144C8】)-【finish】 (2).新建:【file】-【new】(【design file-VHDL file】)-【OK】 2、写好源代码,保存文件(gg.vhd)。 3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件,点击【processing】-【start compilation】进行文件编译。编译结果有一个警告,文件编译成功。 4、波形仿真及验证。新建一个vector waveform file。按照程序所述插入jinwei0,jiashu1,jiashu2,jieguo,jinwei1五个节点(jinwei0,jiashu1,jiashu2为输入节点,jieguo,jinwei1为输出节点)。(操作为:右击 -【insert】-【insert node or bus】-【node finder】(pins=all;【list】)-【>>】-【ok】-【ok】)。任意设置jinwei0,jiashu1,jiashu2的输入波形…点击保存按钮保存。(操作为:点击name(如:jinwei0))-右击-【value】-【count】(如设置binary;start value=0;end value=1;count every=10ns),同理设置name jiashu1,jiashu2(如0,1,5),保存)。然后【start simulation】,出name jieguo,jinwei1的输出图。 5、功能仿真,即没有延迟的仿真,仅用来检测思路是否正确。
使用Verilog可以方便地实现复杂的设计。现在,设计复杂性增加,设计需要针对低功率、高速和最小面积进行优化~
DSP48最早出现在XilinxVirtex-4 FPGA中,但就乘法器而言,Virtex-II和Virtex-II Pro中就已经有了专用的18x18的乘法器,不过DSP48可不只是乘法器,其功能更加多样化。DSP48基本结构如下图所示(图片来源:ug073, Figure 2-1)。DSP48中的核心单元是18x18的乘法器。从图中不难看出,DSP48可实现基本数学函数P=Z±(X+Y+CIN)。这里X、Y和Z是图中3个MUX的输出。根据图中MUX的输入,上述数学函数可以变为P=A*B+C或P=A*B+PCIN,后者需用级联DSP48。因为PCIN和PCOUT是专用走线相连。同时,与Virtex-II不同,Virtex-II中,相邻的DSP48和Block RAM共享互连资源,而在Virtex-4中,DSP48和Block RAM有独立的布线资源。
在前几期,我们花了不少的篇幅对ALU的整数运算单元进行了初窥。实际上,ALU中,设计更复杂,占用面积更大的是浮点单元。在早期(1995年以前)的x86处理器中,浮点单元甚至被单独拆出来,作为一颗独立的芯片(8087/80287/80387/80487),成为计算机的可选配置,以降低计算机整机的入门成本。由于浮点数的复杂性,我们将这部分放在最后讲。
在 Jdk1.5 开始 Java 开始引进提供了 java.util.concurrent.atomic 包,到 Jdk8 时,atomic 包共提供了 16 个原子类,分为 6 种类型,分别是:①、基本类型原子类;②、数组类型原子类;③、引用类型原子类;④、原子更新属性;⑤、Adder 加法器;⑥、积累器。
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