[전기전자기초실험] 연산 회로 설계 실험 예비보고서

소개

연세대학교 전기전자공학부 전기전자기초실험 보고서입니다.
A0 획득한 보고서에요~ 많이 이용해 주세요ㅋ

목차

① 다른 형태의 수 체계 조사
② 4비트 덧셈기/뺄셈기에서 오버플로우 조건이 최상위 2비트 올림수가 다를 때인 이유 조사
③ 4비트 ALU를 verilog HDL로 동작수준에서 구현
④ 4비트 입출력 핀을 적절히 할당하여 각각의 신호에 대응한 FEGA에서의 I/O번호 작성
⑤ 여러 가지 ALU 및 CPU중에서 하나를 선택하여 각각의 명령에 대한 동작 조사

본문내용

① 다른 형태의 수 체계 조사
- 부호 크기(sign and magnitude)
․n비트 워드에 대하여, 첫 번째 비트는 부호를 나타내고, 나머지 n-1 비트는 수의 크기를 나타낸다. 그러므로 n비트 워드는 개의 양의 정수 또는 개의 음의 정수 중 하나를 표현할 수 있다.
- 1의 보수(one`s complement)
․1의 보수 체계에서 음수 -N은 1의 보수 으로 표시된다. 양수 N에 대한 1의 보수 로 정의된다. 1의 보수를 만드는 또 다른 방법은 단순히 N을 비트별로 0은 1로, 1은 0으로 대체하여 보수를 취하는 것이다. 위의 1의 보수의 정의에서 은 모두 1로 구성되어, 1에서 어느 비트값을 뺀다는 것은 그 비트에 대해 보수를 취하는 것과 같기 때문에 비트별로 보수를 취하는 방법은 위의 정의와 동일하다고 볼 수 있다.
- 2의 보수(two`s complement)
․2의 보수체계에서 양수 N은 부호와 크기 체계와 같이 0 뒤에 크기를 붙여 표시한다. 그러나, 음수 -N은 2의 보수 으로 표시된다. 만일 워드의 길이가 n비트이면, 양의 정수 N에 대한 2의 보수는 n 비트의 워드 길이에 대하여 다음과 같이 정의된다. 부호와 크기 수의 경우와 마찬가지로 모든 음수의 2의 보수는 맨 왼쪽에 부호비트로 1을 갖는다.

② 4비트 덧셈기/뺄셈기에서 오버플로우 조건이 최상위 2비트 올림수가 다를 때인 이유 조사
- 오버플로우는 양수의 음수를 더했을 경우에는 발생하지 않는다. 부호가 다르면 결과가 음수이건 양수이건간에 결과는 두 수중 큰 수보다 작아지기 때문이다. 두 수의 부호가 같을 경우 발생한 오버플로우는 항상 결과의 부호를 바꾸고, 잘못된 n비트의 결과를 가져온다. 예를 들어 0101(+5) + 0110(+6) = 1011(+11)이 되고 캐리 0, 1이 발생한다. 또 1011(-5) - 1010(-6) = 0101(-11)이 되고 캐리 1, 0이 발생한다. 이 두가지 경우에서 양수가 되어야 할 결과는 음의 부호를 가지게 되고 음수가 되어야 할 결과는 양의 부호를 가지게 된다. 즉 오버플로우는 계산값의 부호를 반대로 바꿔서 틀린 결과를 발생시킨다. 이는 부호비트로 발생해 들어오는 캐리와 부호비트에서 나가는 캐리를 조사하여 알 수 있다. 이 두 개의 캐리가 서로 다를 경우 오버플로우가 발생하게 된다.

참고자료

· 없음