Labview设计计算机--加法器(3)

在上一篇中讲了用组内串行的方式构造了8位加法器，并用8位加法器以组间串行的方式构造了32位加法器；但是，效率并不是最高；本篇通过将8位加法器设计为组内并行进位的方式来提高运算效率；

8位并行进位加法器

首先复习一下全加器的3个输出和两个输入之间的关系；

3个输出：iA、iB分别为1位数据位，iCarry为1位的低位进位；

2个输出：oS为1位的结果值，oCarry为1位的本级进位；

关系运算为：

oS=iA ⊕ iB ⊕ iCarry

oCarry=iA·iB + (iA⊕iB)·iCarry

可见，每一个全加器的运算中，iA、iB都是已提供的，只有iCarry需要低位传递过来，这也是效率低的原因，只要将iCarry的值通过组合逻辑电路直接计算得到，就可省去等待进位的时间；

设第1位到第2位的进位为C1，输入分别为A1、B1及C0，设G1=A1·B1，称为本地进位函数，P1=A1⊕B1称为传递进位函数，则有：

C1=A1·B1+(A1⊕B1)·C0=G1+P1·C0，

同理有：

C2=A2·B2+(A2⊕B2)·C1=G2+P2·C1=G2+P2·(G1+P1·C0)

=G2+P2·G1+P2·P1·C0；即：

C2=G2+P2·G1+P2·P1·C0；

C3=G3+P3·G2+P3·P2·G1+P3·P2·P1·C0;

C4=G4+P4·G3+P4·P3·G2+P4·P3·P2·G1+P4·P3·P2·P1·C0;

C5=G5+P5·G4+P5·P4·G3+P5·P4·P3·G2+P5·P4·P3·P2·G1+P5·P4·P3·P2·P1·C0;

C6=G6+P6·G5+P6·P5·G4+P6·P5·P4·G3+P6·P5·P4·P3·G2+P6·P5·P4·P3·P2·G1+P6·P5·P4·P3·P2·P1·C0;

C7=G7+P7·G6+P7·P6·G5+P7·P6·P5·G4+P7·P6·P5·P4·G3+P7·P6·P5·P4·P3·G2+P7·P6·P5·P4·P3·P2·G1+P7·P6·P5·P4·P3·P2·P1·C0;

C8=G8+P8·G7+P8·P7·G6+P8·P7·P6·G5+P8·P7·P6·P5·G4+P8·P7·P6·P5·P4·G3+P8·P7·P6·P5·P4·P3·G2+P8·P7·P6·P5·P4·P3·P2·G1+P8·P7·P6·P5·P4·P3·P2·P1·C0;

可见位数越多，进位的表达式越复杂，将串行进位变为并行进位是典型的用增加成本的方式加快运行速度，即用money换取time；

如下为4位并行加法器的程序框图，之所以没有画8位并行加法器主要是8位的加法器连线太多，导致根本不能看清楚，有兴趣的可以尝试画画，保证您画到想吐^-^;



另外需要说明，为了使连线尽可能少，故使用了很多的局部变量，但是Labview是数据驱动的语言（实际的计算机运行也类似于数据驱动，即数据流有一定的顺序），而使用了全局变量后，破坏了原来的数据流，所以可能导致运算错误，为了解决数据流混乱的问题，使用了顺序结构；

第一帧：将整数化为布尔数组；

第二帧：计算本地进位函数G和传递进位函数P；

第三帧：将数据送入全加器中进行计算；

该程序中，由于空间有限，没有画出该4位加法器的进位C4，oCarry直接输出为0；

实验所得前面板如下：