U201714726-王明明-CS17051

《数字电路与逻辑设计》实验报告中的主题集中在无符号数乘法器的设计上，这是数字逻辑电路课程中的一项重要实践任务。实验目的是通过使用逻辑电路设计方法和Logisim工具，设计并验证无符号数的乘法器，以检验设计是否符合预期要求，并提升学生在数字逻辑电路设计、仿真和调试方面的技能。 实验内容分为三个部分，首先是四位乘法器（Mul4×4）的设计。此乘法器接受两个4位无符号二进制数b(3:0)和a(3:0)，并将它们相乘得到8位二进制数p(7:0)的乘积。设计中采用了四个相同的模块串联，每个模块包含一个加法器、一个2选1多路选择器以及一个移位器(shl)。通过数据连线的改变，实现了数据位宽为8位的移位操作，确保了乘积不会溢出。 接着是32×4乘法器（Mul32×4）的设计，它用于计算一个32位无符号数与4位无符号数的乘积，乘积同样是32位。这个设计是基于之前四位乘法器的扩展，将数据路径的数据位宽扩展到32位。 最后是32×32乘法器（Mul32×32）的设计，它处理两个32位无符号数的乘法。为了实现这个，利用32×4乘法器作为基本单元，通过组合多个32×4乘法器完成32位乘法。这里的乘积同样保持在32位，避免溢出问题。 实验报告中未具体展示这些乘法器的逻辑门或波形图，但可以想象，这些乘法器的实现涉及到大量的与门、或门、非门、异或门以及多路选择器等基本逻辑元件。在Logisim中，学生需要搭建这些元件，并通过仿真验证每一步的正确性，包括各个阶段的中间结果和最终乘积。 实验过程不仅要求学生理解逻辑运算的原理，还需要掌握如何在实际的数字系统中实现这些运算。此外，通过预习报告、实验过程记录、实验结果分析和教师的评审，学生可以深入理解数字逻辑设计的复杂性和重要性，这对于计算机科学与技术专业学生的专业发展至关重要。这种实践性的学习方法有助于培养学生的逻辑思维和问题解决能力，为未来更复杂的数字系统设计打下坚实基础。