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Technische Informatik 1 Wintersemester 2024/2025 Übungsblatt 9

Bitte Beachten!

Diese Hausübung ist eine Zulassungsvorraussetzung für die Klausur. Bitte laden
sie ihre Lösung entsprechend der Aufgabenbeschreibung in Moodle über den dazu
vorgesehenen Punkt bis zum 08.01.25 23:59Uhr auf Moodle hoch.

Übung 9 Hausübung: Entwicklung einer 4 Bit ALU

Eine 4 Bit ALU mit den Eingängen A = (a3 a2 a1 a0) und B = (b3 b2 b1 b0) soll folgende
Operationen entsprechend der Steuerleitungen S = (s1 s0) umsetzen:

s1 s0 f(A,B)
0 0 A+B
0 1 A-B
1 0 A AND B
1 1 A XOR B

Die Komponenten für diese ALU werden im folgenden zuerst entwickelt und dann zur ALU
zusammengefügt.

Aufgabe 9.1 Entwicklung der Komponenten

Die Javaklassen sollen den Aufbau der Schaltungen widerspiegeln.
Testen Sie nach Fertigstellung einer Komponente jeweils die Schaltung und die Klassen.

1. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für den Volladdierer.

Sie können auch ihre Ergebnisse aus Übung 7 verwenden.
Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FullAdder

c_in b a sum c_out
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1

Boolesche Ausdrücke
sum = cin · b · a+ cin · b · a+ cin · b · a+ cin · b · a
cout = a · b · cin + a · b · cin + a · b · cin + a · b · cin
c_out kann noch Vereinfacht werden (z.B. via KV-Diagramm):
cout = b · a+ cin · a+ cin · b

Seite 1

Technische Informatik 1 Wintersemester 2024/2025 Übungsblatt 9

2. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4 Bit Addierer.

Nutzen Sie den Volladdierer aus Aufgabe 9.1.1.
Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourBitAdder

3. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4 Bit Subtrahierer.

Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourBitSubtractor

4. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für eine 4 Bit AND
Verknüpfung.

Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourBitAND

5. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für eine 4 Bit XOR
Verknüpfung.

Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourBitXOR

6. Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4:1 Multiplexer.

Sie können auch ihre Ergebnisse aus Übung 8 verwenden.
Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourToOneMUX

Seite 2

Technische Informatik 1 Wintersemester 2024/2025 Übungsblatt 9

Aufgabe 9.2 Zusammenfügen der Komponenten

Benutzen Sie die in Aufgabe 9.1 entwickelten Komponenten.

1. Entwickeln Sie die Schaltung für die 4 Bit ALU.

2. Entwickeln Sie eine Java-Klasse für die 4 Bit ALU.

Die Javaklasse soll den Aufbau der Schaltung widerspiegeln.
Name der Klasse: FourBitALU
Name des Testers: FourBitALUTest oder FourBitALUTester

Testen sie alle vier Funktionen (+,-,AND,XOR) der ALU

• mit

FourBitALU alu = new(FourBitALU);
alu.calc(boolean s1, boolean s0,

boolean b3, boolean b2, boolean b1, boolean b0,
boolean a3, boolean a2, boolean a1, boolean a0);

alu.print();

• oder mit

…
alu.calc(int s1, int s0, int b3 …usw.); // nur 1 oder 0 als Wert erlaubt
alu.print();

• oder mit Hilfe der toString()-Methode.

Seite 3

Technische Informatik 1 Wintersemester 2024/2025 Übungsblatt 9

Übersicht der abzugebenden Schaltungen und Java-Klassen

Halten Sie sich an die folgenden Vorgaben!

Vorgaben für die abzugebenden Dateien:

Aufgabe 9.1

• FullAdder.svg

• FullAdder.java

• FourBitAdder.svg

• FourBitAdder.java

• FourBitSubtractor.svg

• FourBitSubtractor.java

• FourBitAND.svg

• FourBitAND.java

• FourBitXOR.svg

• FourBitXOR.java

• FourToOneMUX.svg

• FourToOneMUX.java

Aufgabe 9.2

• FourBitALU.svg

• FourBitALU.java

• FourBitALUTester.java oder

• FourBitALUTest.java

Die Abgabe ist eine individuelle Prüfungsvorleistung, die eigenständig und selbständig erstellt
werden muss.

Wir verwenden Tools zum Auffinden von Dopplungen im Source Code. Wenn dadurch der Ein-
druck eines Plagiats entsteht, werden wir die betroffenen Studierenden zu Einzelgesprächen für
eine Erklärung einberufen.

Seite 4

  • Hausübung: Entwicklung einer 4 Bit ALU
    • Entwicklung der Komponenten
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für den Volladdierer.
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4 Bit Addierer.
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4 Bit Subtrahierer.
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für eine 4 Bit AND Verknüpfung.
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für eine 4 Bit XOR Verknüpfung.
      • Entwickeln Sie die Schaltung und eine Java-Klasse für einen 4:1 Multiplexer.
    • Zusammenfügen der Komponenten
      • Entwickeln Sie die Schaltung für die 4 Bit ALU.
      • Entwickeln Sie eine Java-Klasse für die 4 Bit ALU.

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