1. 研究目的与意义
自从冯诺依曼体系结构出现之后，二进制一直在计算机算术中占据主导地位，处理器设计人员也一直倾向于采用二进制设计计算机运算电路。但是随着金融以及商业计算等领域的发展，提供硬件以支持十进制运算变得越来越迫切。这是以下几点原因造成的: 首先，大多数十进制小数，比如0.2无法在二进制格式下完全精确表示。其次，商业数据库中所存储的十进制数据多于二进制数据，因此采用二进制电路运算时需要在十进 制与二进制之间进行转换，这些进制转换工作需要花费时间。另外，当前的金融计算采用软件模拟十进制运算来处理数据以获得精确的结果，但是软件模拟十进制运算要比硬件进行二进制运算至少慢100倍以上，两者之间性能有较大差距。加法器是十进制以及二进制算术运算单元中不可缺少的运算电路，因此很多二进制甚至是十进制加法器的实现方法被提出。但十进制加法的研究热度一直无法与二进制加法相比，直到 2000 年以后十进制加法的研究才逐渐成为国内外关注的热点。国外研究人员对BCD码十进制加法做了大量的研究工作，在设计十进制加法器时采用8421－BCD码对十进制操作数进行编码。
加法器是常用的组合逻辑电路之一，可分为半加器和全加器。计算机对所有数据的处理本质上是对二进制数的处理。而人类熟悉的数据是十进制的，故我们需要设计出来十进制加法器。计算机能够直接识别和处理的只有二进制数，但人们在生活、学习和工作中更习惯于用十进制数，所以在某些情况下也希望计算机能直接处理十进制形式表示的数据.处理十进制数有两种常见的方法。一种是先将输入的十进制数转换为二进制数，在计算机中进行二进制计算，再将运算结果转换为十进制数。这种方法适用于数据量不太多而计算量大的场合。另一种方法是采用二-十进制码（BCD码）设计相应的十进制加法器来进行十进制计算，这种方法适用于数据量多而计算较简单的场合。 目前，许多通用计算机都采用第二种处理方法，在计算机中配置十进制运算指令，直接实现十进制数运算。计算机内十进制运算指令的实现，主要采用两种方法。第一种是直接用十进制加法器实现。该方法的特点是指令执行速度快，但硬件设备复杂。第二种是利用原有的二进制加法器，用十进制修改指令来实现十进制加法。该方法指令执行速度慢，但不需要增加任何设备。
并行前缀加法器有很多具体实现结构，这些结构的不同主要在于进位树的构造方法。常见的有二进制和四进制前缀运算进位树。由于二进制进位树扇入较小，结构简单，延时和面积特性都比四进制树好，因此多数设计都选择这种结构。具有代表性的并行前缀进位结构有Kogge-stone树和skIansky树.
2. 研究内容与预期目标
一.研究内容
本课题针对当前金融交易、物联网等行业的高精度计算要求，结合高效手工计算工具算盘的原理，基于逻辑运算的方式，在设计一位十进制数的加法电路的逻辑结构，对多位十进制加法器进行结构设计。设计结果需要在相应的EDA环境下仿真、综合，并对结果进行分析和优化，从而实现高速十进制并行加法器的最优化设计要求。
二.预期目标
3. 研究方法与步骤
研究方法：
1.采用组合逻辑设计运算方式来研究十进制相加运算功能实现。
2.采用结构化层次化的方式，对一位十进制方式和多位十进制方式，以一位十进制为基础构成多位十进制相加。
4. 参考文献
[1] VAZQUEZ A, ANTELO E, and MONTUSCHI P. Improved design of high-performance parallel decimal multipliers [J]. IEEE Transactions on Computers, 2010, 59(5): 679-693. doi: 10.1109/TC.2009.167.
[2] VAZQUEZ A, ANTELO E, and BRUGUERA J. Fast radix-10 multiplication using redundant BCD codes [J]. IEEE Transactions on Computers, 2014, 63(8): 1902-1914. doi:10.1109/TC.2014.2315626.
[3] S Gonzalez-Navarro，C Tsen，MJ Schulte. Binary Integer Decimal-Based Floating-Point Multiplication. IEEE Transactions on Computers, 2013, 62 (7):1460-1466. doi:10.1109/TC.2012.79.
5. 工作计划
1、第1-3周 查找、整理资料，撰写开题报告。
2、第4-5周 学习Verilog HDL语言、FPGA的软硬件的开发环境QuartusⅡ等。
3、第6-7周 进行一位十进制数的加法器的逻辑设计，采用Verilog HDL描述并仿真、综合及性能分析。
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