Skirtingų tipų skaitmeninės sistemos yra sukonstruotos iš labai nedaugelio pagrindinių tinklo konfigūracijų rūšių, tokių kaip AND vartai, NAND vartai, ar vartai ir tt ... Šios elementariosios grandinės vėl ir vėl naudojamos įvairiuose topologiniuose deriniuose. Be logikos vykdymo, skaitmeninės sistemos taip pat turi saugoti dvejetainius skaičius. Šių atminties ląstelių, taip pat žinomų kaip ŠLEPETĖ' yra suprojektuoti. Norėdami atlikti kai kurias funkcijas, pvz., Dvejetainį pridėjimą. Taigi, norint atlikti tokias funkcijas, derinius loginiai vartai ir FLIP-FLOP yra suprojektuoti per vieno lusto IC. Šie IC sudaro praktinius skaitmeninių sistemų elementus. Vienas iš tokių sudėtinių dalių, naudojamų dvejetainiams pridėjimams, yra „Carry Look-forward Adder“.

Kas yra „Carry Look-forward Adder“?

Skaitmeniniame kompiuteryje turi būti grandinės, galinčios atlikti aritmetines operacijas, tokias kaip sudėjimas, atimimas, dauginimas ir padalijimas. Tarp jų susiejimas ir atimimas yra pagrindinės operacijos, o dauginimas ir dalijimas yra atitinkamai pakartotinis sudėjimas ir atimimas.

Norint atlikti šias operacijas, „Adder“ grandinės įgyvendinamos naudojant pagrindinius loginius vartus. Papildymo grandinės yra išsivystę kaip „Pusiau papildantys“, „Visiškai papildantys“, „Ripple-carry Adder“ ir „Carry Look-forward Adder“.

Tarp šių „Carry Look-forward Adder“ yra greitesnė papildymo grandinė. Naudojant sudėtingesnę aparatinę schemą, jis sumažina sklaidos vėlavimą, atsirandantį pridedant. Jis sukurtas transformuojant bangų nešiojimo „Adder“ grandinę taip, kad papildymo nešimo logika būtų pakeista į dviejų lygių logiką.

4 bitų nešiojimo perspektyva

Lygiagrečiai pridėjus, kiekvieno pilno sumavimo elemento išvestis pateikiama kaip nešimo įvestis į kitą aukštesnės eilės būseną. Taigi, šiems pridėtojams neįmanoma sukurti jokios būsenos nešimo ir sumavimo rezultatų, nebent toje valstybėje yra nešiojimo įvestis.

Taigi, norint įvykti skaičiavimą, grandinė turi laukti, kol nešimo bitai išplis į visas būsenas. Tai sukelia grandinės plitimo vėlavimą.

4 bitų „Ripple-Carry-Adder“

Apsvarstykite aukščiau esančią 4 bitų pulsacijos nešiklio sumontavimo grandinę. Čia suma S3 gali būti gaunama iškart, kai pateikiami įvestys A3 ir B3. Tačiau nešimo C3 negalima apskaičiuoti, kol nebus pritaikytas nešimo bitas C2, o C2 priklauso nuo C1. Todėl norint gauti galutinius pastovios būsenos rezultatus, nešiojimas turi plisti per visas būsenas. Tai padidina grandinės perdavimo sklaidos vėlavimą.

Sumaišytojo sklaidos vėlavimas apskaičiuojamas taip: „Kiekvienų vartų sklidimo vėlavimas padauginamas iš grandinės etapų skaičiaus“. Apskaičiuojant daugelį bitų, reikia pridėti daugiau etapų, o tai vėluoja žymiai blogiau. Taigi, norint išspręsti šią situaciją, buvo pristatytas „Carry Look-forward Adder“.

Norėdami suprasti „Carry Look-forward Adder“ veikimą, toliau aprašomas 4 bitų „Carry Look-forward Adder“.

“Kaip patikrinti kintamosios srovės kondensatorių su multimetru ”

4 bitų „Carry-Look-forward-Adder-Logic-Scheme“

Šiame papildyme nešiklio įvestis bet kuriame papildymo etape yra nepriklausoma nuo nešimo bitų, sukurtų nepriklausomose stadijose. Bet kurio etapo išvestis priklauso tik nuo bitų, kurie buvo pridėti ankstesniuose etapuose, ir nešimo įvesties, pateiktos pradžioje. Vadinasi, grandinei jokiame etape nereikia laukti, kol atsiras nešiojamųjų bitų iš ankstesnio etapo, o perkėlimo bitą galima įvertinti bet kuriuo momentu.

Tiesos „Carry Look-forward Adder“ lentelė

Išvedant šio papildytojo tiesos lentelę, įvedami du nauji terminai - „Carry“ generuoti ir „carry propaguoti“. Nešiojimo generatorius Gi = 1, kai tik generuojamas nešimas Ci + 1. Tai priklauso nuo Ai ir Bi įvesties. Gi yra 1, kai Ai ir Bi yra 1. Taigi, Gi apskaičiuojamas kaip Gi = Ai. Bi.

Vežimo dauginamas Pi yra susijęs su nešiojimo iš Ci į Ci + 1 sklidimu. Jis apskaičiuojamas taip: Pi = Ai ⊕ Bi. Šio papildytojo tiesos lentelę galima gauti modifikavus pilnos suminės tiesos lentelę.

Naudojant Gi ir Pi terminus, suma Si ir Carry Ci + 1 pateikiami taip:

Si = Pi ⊕ Gi.
Ci + 1 = Ci.Pi + Gi.

Todėl nešimo bitus C1, C2, C3 ir C4 galima apskaičiuoti kaip

C1 = C0.P0 + G0.
C2 = C1.P1 + G1 = (C0.P0 + G0). P1 + G1.
C3 = C2.P2 + G2 = (C1.P1 + G1). P2 + G2.
C4 = C3.P3 + G3 = C0.P0.P1.P2.P3 + P3.P2.P1.G0 + P3.P2.G1 + G2.P3 + G3.

Iš lygčių, kurios neša Ci + 1, galima pastebėti tik nuo nešimo C0, o ne nuo tarpinių nešimo bitų.

„Carry-Look-forward-Adder-Truth“ lentelė

Grandinės schema

Minėtos lygtys yra įgyvendinamos naudojant dviejų lygių kombinuotas grandines kartu su AND, OR vartais, kur, manoma, vartuose yra keli įėjimai.

„Carry-Output-Generation-Circuit-of-Carry-Look-forward-Adder“

„Carry Look-forward Adder“ grandinė iš 4 bitų pateikiama žemiau.

4 bitų „Carry-Look-forward-Adder“ grandinės schema

8 ir 16 bitų „Carry Look-forward“ papildymo grandinės gali būti suprojektuotos kaskadomis perduodant 4 bitų papildymo grandinę su nešimo logika.

“ką reiškia android sistema ”

„Carry Look-forward Adder“ privalumai

Šiame papildyme sklidimo vėlavimas yra sumažintas. Bet kurio etapo nešimo galia priklauso tik nuo pradinio etapo pradinio nešimo bitų. Naudojant šią sumą galima apskaičiuoti tarpinius rezultatus. Šis papildiklis yra greičiausias skaičiuoklis.

Programos

Spartūs „Carry Look-forward“ priedai naudojami kaip įdiegti kaip IC. Taigi, lengva pridėti elementą grandinėse. Sujungus du ar daugiau pridėtinių, galima lengvai atlikti didesnių bitų loginių funkcijų skaičiavimus. Čia vartų skaičiaus padidėjimas taip pat yra nedidelis, kai naudojami didesniems bitams.

Šiam „Adder“ yra kompromisas tarp ploto ir greičio. Naudojant didesnių bitų skaičiavimams, jis suteikia didelį greitį, tačiau taip pat padidėja grandinės sudėtingumas, padidinant grandinės užimamą plotą. Šis papildiklis paprastai yra įgyvendinamas kaip 4 bitų moduliai, kurie kartu naudojami kaskadai, kai naudojami didesniems skaičiavimams. Šis papildiklis yra brangesnis, palyginti su kitais pridėtojais.

Būlio skaičiavimui kompiuteriuose priedai naudojami reguliariai. Charlesas Babbage'as įdiegė kompiuterių nešimo bitų numatymo mechanizmą, kad sumažėtų banguoti nešiojimo priedai . Kuriant sistemą, skaičiavimo greitis yra didžiausias dizainerio lemiamas veiksnys. 1957 m. Geraldas B. Rosenbergeris užpatentavo šiuolaikinį „Binary Carry Look-forward Adder“. Remiantis vartų uždelsimo ir modeliavimo analize, atliekami eksperimentai, siekiant modifikuoti šio papildiklio grandinę, kad ji taptų dar greitesnė. Koks yra n bitų nešiojamojo perspektyvaus sumavimo skaičiaus vėlavimas, kai kiekvienų vartų vėlavimas yra 20?

Vaizdo kreditas

Tyrimų vartai