Hvordan Design en fire Bit aritmetiske krets med 4 Full Adders

En full huggorm er en type integrert krets som gjør at to inngangsspenningsnivåer, representert ved binær "1" eller "0", som skal legges sammen. En sum av de to binære tall frembringes ved utgangen av full-addereren, også i form av en binær 1 eller 0. skape et 4-bit aritmetisk krets innebærer at to 4-bit (fire desimale tall steder) vil tilsettes. Hver full adderer korresponderer til 1-bit og derfor har fire full-adderere som trengs for å bygge opp et 4-bits krets. I dag, fire-bit full-adders er prefabrikkert, i en enkelt integrert krets. Imidlertid er prosessen med å utforme den 4-bits krets er fortsatt nyttig for å forstå hvordan en full-adder opererer.

Bruksanvisning

Full-Adder Layout

1 Tegn fire separate kvadrater, i en horisontal linje. Hver og en representerer en full huggorm.

2 Merk lengst til høyre i full huggorm "LSB." Dette står for "Least Significant Bit." For eksempel, i det binære tall 1000, LSB er det siste sifferet til høyre, eller 0.

Bruk en binær referanse som Grinnell College "The Binary System" (se "Ressurser" seksjonen) for resten av denne opplæringen.

3 Merk lengst til venstre full huggorm "MSB." Dette står for "mest signifikante bit." I det binære tall 1000, er MSB det første sifferet til venstre, eller en.

4 Merk innganger og utganger for hver full huggorm, ved hjelp av en 4-bits full huggorm dataark som referanse. Skriv "A", "B" og "Cin" på toppen av hver hel-adderer og skrive "E" og "Cut" i bunnen av hver hel-adderer. "A" og "B" står for de to binærinnganger, "Cin" står for overføringsinngangen, "E" står for summen (hovedeffekt) og "Cut" står for overføringsutgang. Dataarket viser bare en Cin og domstol men i designfasen, må hver full huggorm sin egen Cin og utgått.

5 Etikett A, B, Cin, E og utgått fra hver full adderer med en bit tall. Skriv en "1" på LSB (lengst til høyre) full-adder for bit 1, skriv "2" på neste full huggorm til venstre, skriv "3" på neste full huggorm til venstre og skriv "4" på MSB (lengst til venstre) i full huggorm. Fra venstre til høyre, bør full-adders merkes: 4 3 2 1.

6 Skriv formatet av hele 4-bits tall, i et rom under full-adders Den første 4-bit nummer, for å bli lagt til, er i samsvar med "A" innganger og vil se slik ut, fra venstre til høyre: A4 A3 A2 A1. Den andre 4-bit tall som skal legges, tilsvarer "B" innganger og vil se slik ut: B4 B3 B2 B1. Den 4-bits sum, som tilsvarer "E" utganger vil se slik ut: E4 E3 E2 E1. Den komplette aritmetiske for kretsen er: A4 A3 A2 A1 + B4 B3 B2 B1 = E4 E3 E2 E1.

Koble til Full-ormer

7 Etikett CIN1 "bakken". Elektrisk, vil CIN1 (Cin på dataarket) kobles til kretsen bakken fordi det ikke er antall "gjennomført" i LSB full huggorm. En carry vil bare gå ut av denne full-huggorm. For eksempel, når man legger 6 + 6 i desimal, blir "2" plassert i den første summen kolonnen og "1" blir overført til den neste kolonne. Det samme prinsippet gjelder i binær tillegg.

8 Tegn en linje fra Cout1 til CIN2, tegne en linje fra Cout2 til CIN3 og trekke en linje fra Cout3 til Cin4. I selve integrerte kretsen, er disse forbindelsene gjøres internt og de er konstruert for å passere en bære (binær 1 eller 0) langs for riktig tilsetning.

9 Etikett Cout4 "Output Bit 5." På grunn av en bære, vil tillegg av to 4-bits tall ganger kan føre til en 5-bits tall. Derfor er det i alt fem mulige utganger i et 4-bit aritmetisk krets. På dette punktet, kan Cout4 (utgått på dataarket) plasseres sammen med de "E" utganger, som følger: Cout4 E4 E3 E2 E1.

10 Tildele to 4-bits tall som skal legges, og skille hver 4-bit nummer i "AB" par, for hver full huggorm. For eksempel, A4 A3 A2 A1 = 1000 og B4 B3 B2 B1 = 1000. Litt tall fra "A4 A3 A2 A1" vil bli lagt til den samme bit nummer fra "B4 B3 B2 B1." Skriv "0 + 0" ved siden av inngangene A1 B1, skriv "0 + 0" ved siden av A2 B2, skriv "0 + 0" ved siden av A3 B3 og skriv "1 + 1" ved siden av A4 B4.

11 Utføre tilsetningen av hver hel-adderer, inkludert bære. For A1 B1, 0 + 0 = 0 uten bære. For A2 B2, 0 + 0 = 0 uten bære. For A3 B3, 0 + 0 = 0 uten bære. For A4 B4, 1 + 1 = 0 med en carry på 1. Det bærer av en vil være den femte bit som er gått gjennom Cout4. Den 5-bits sum er binært 10 000 og de fem utganger er som følger, fra venstre til høyre: Cout4 = 1, E4 = 0, E3 = 0, E2 = 0, E1 = 0. Dette er hvordan kretsen oppfører seg, elektrisk.

Hint

• For denne opplæringen, en funksjonell kunnskap om binære tall og binær tillegg er avgjørende. Dataarket viser bare en Cin og domstol for den integrerte kretsen. Den mentebiten blir ført gjennom hver 1-bit hel-adderer, i det 4-bits kombinert krets, men disse forbindelsene er gjort internt. De to bærenålene redusere størrelsen på brikken, noe som gjør kretsforbindelser enklere. Å se en Cin / Cut par til hver full huggorm gir en logisk eksempel på hvordan den binære tillegg faktisk fungerer.
• Merk alt innen design, med et nummer og en beskrivelse. Binære tall kan være forvirrende og dette vil hjelpe deg "tilbake samme vei," hvis det er et problem.