Ripple Carry Adder: Bekerja, Jenis dan Aplikasinya

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Dalam elektronik digital penambahan nombor binari dua bit boleh dilakukan dengan menggunakan setengah penambah . Dan jika urutan input mempunyai urutan tiga bit, maka proses penambahan dapat diselesaikan dengan menggunakan penambah penuh. Tetapi jika bilangan bit lebih banyak dalam urutan input maka prosesnya dapat diselesaikan dengan menggunakan half adder. Kerana penambah penuh tidak dapat menyelesaikan operasi penambahan. Jadi kekurangan ini dapat diatasi dengan menggunakan 'Ripple Carry Adder'. Ini adalah jenis unik litar logik digunakan untuk menambahkan nombor N-bit dalam operasi digital. Artikel ini menerangkan gambaran keseluruhan mengenai apa yang dimaksudkan dengan ripple-carry-adder dan operasinya.

Apa itu Ripple Carry Adder?

Struktur beberapa penambah penuh dilampirkan dengan cara untuk memberikan hasil penambahan urutan binari n bit. Penambah ini merangkumi penambah penuh bertingkat dalam strukturnya sehingga, bawaan akan dihasilkan pada setiap peringkat penambah penuh dalam litar penambah riak-bawa. Hasil bawa ini pada setiap tahap penambah penuh diteruskan ke penambah penuh seterusnya dan diaplikasikan sebagai input bawa ke dalamnya. Proses ini berterusan sehingga peringkat penambah penuh terakhir. Jadi, setiap bit keluaran dibawa bergulir ke peringkat seterusnya penambah penuh. Dengan alasan ini, ia dinamakan sebagai 'RIPPLE CARRY ADDER'. Ciri yang paling penting ialah menambahkan urutan bit input sama ada urutannya adalah 4 bit atau 5 bit atau yang lain.




'Salah satu poin yang paling penting untuk dipertimbangkan dalam membawa penambah ini adalah output akhir hanya diketahui setelah output dibawa dihasilkan oleh setiap tahap penambah penuh dan diteruskan ke tahap berikutnya. Oleh itu, akan ada kelewatan untuk mendapatkan hasilnya dengan menggunakan alat tambah ini ”.

Terdapat pelbagai jenis penambah bawak riak. Mereka adalah:



  • Penambah 4-bit riak
  • Penambah 8-bit riak
  • Penambah 16-bit riak

Mula-mula, kita akan mulakan dengan penambah ripple-carry-4-bit dan kemudian penambahan 8-bit dan 16-bit ripple-carry.

Ripple Carry Adder 4-bit

Gambar rajah di bawah mewakili penambah riak 4-bit. Dalam penambah ini, empat penambah penuh disambungkan dalam lata. Co adalah bit input dibawa dan selalu sifar. Apabila input ini dibawa ‘Co’ diterapkan pada dua urutan input A1 A2 A3 A4 dan B1 B2 B3 B4 maka output diwakili dengan S1 S2 S3 S4 dan output membawa C4.


Rajah RCA 4-bit

Kerja Ripple Carry Adder 4-bit

  • Mari kita ambil contoh dua urutan input 0101 dan 1010. Ini mewakili A4 A3 A2 A1 dan B4 B3 B2 B1.
  • Sesuai dengan konsep penambah ini, input input adalah 0.
  • Apabila Ao & Bo digunakan pada penambah pertama pertama beserta input membawa 0.
  • Di sini A1 = 1 B1 = 0 Cin = 0
  • Sum (S1) dan carry (C1) akan dihasilkan mengikut persamaan Sum and Carry dari penambah ini. Menurut teorinya, persamaan output untuk Sum = A1⊕B1⊕Cin dan Carry = A1B1⊕B1Cin⊕CinA1
  • Seperti pada persamaan ini, untuk penambah pertama pertama S1 = 1 dan keluaran Carry, iaitu C1 = 0.
  • Sama seperti bit input seterusnya A2 dan B2, output S2 = 1 dan C2 = 0. Di sini titik penting ialah penambah penuh tahap kedua mendapat input input iaitu, C1 yang merupakan output keluaran penambah penuh tahap awal.
  • Seperti ini akan mendapat urutan output akhir (S4 S3 S2 S1) = (1 1 1 1) dan Output membawa C4 = 0
  • Ini adalah proses penambahan untuk urutan input 4-bit ketika diterapkan pada penambah ini.

Ripple Carry Adder 8-bit

  • Ia terdiri daripada 8 penambah penuh yang disambungkan dalam bentuk lata.
  • Setiap output penambah penuh dihubungkan sebagai input dibawa ke penambah penuh peringkat seterusnya.
  • Urutan input dilambangkan dengan (A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8) dan (B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8) dan urutan keluarannya yang relevan dilambangkan dengan (S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8).
  • Proses penambahan dalam 8-bit ripple-carry-adder adalah prinsip yang sama yang digunakan dalam 4-bit ripple-carry-adder, iaitu setiap bit dari dua urutan input akan ditambah bersama dengan input input.
  • Ini akan digunakan apabila penambahan dua urutan digit binari 8 bit.
8bit-riak-bawa-penambah

8bit-riak-bawa-penambah

Ripple Carry Adder 16-bit

  • Ia terdiri daripada 16 penambah penuh yang disambungkan dalam bentuk lata.
  • Setiap output penambah penuh dihubungkan sebagai input dibawa ke penambah penuh peringkat seterusnya.
  • Urutan input dilambangkan dengan (A1… .. A16) dan (B1 …… B16) dan urutan output yang relevan dilambangkan oleh (S1 …… .. S16).
  • Proses penambahan dalam 16-bit ripple-carry-adder adalah prinsip yang sama yang digunakan dalam penambah ripple-carry 4-bit, iaitu setiap bit dari dua urutan input akan ditambah bersama dengan input input.
  • Ini akan digunakan apabila penambahan dua urutan digit binari 16 bit.
16-bit-ripple-carry-adder

16-bit-ripple-carry-adder

Jadual Kebenaran Ripple Carry Adder

Jadual kebenaran di bawah menunjukkan nilai output untuk kemungkinan kombinasi semua input untuk ripple-carry-adder.

A1 A2 A3 A4 B4 B3 B2 B1 S4 S3 S2 S1

Bawa

0

000000000000
010001001000

0

1

000100000001
101010100100

1

110011001000

1

111011101100

1

111111111110

1

Ripple Carry Adder VHDL Code

VHDL (VHSIC HDL) adalah bahasa penerangan perkakasan. Ini adalah bahasa reka bentuk digital. Kod VHDL untuk penambah bawa ini ditunjukkan di bawah.

perpustakaan IEEE
gunakan IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

entiti Ripplecarryadder adalah
Port (A: dalam STD_LOGIC_VECTOR (3 hingga 0)
B: dalam STD_LOGIC_VECTOR (3 hingga 0)
Cin: dalam STD_LOGIC
S: keluar STD_LOGIC_VECTOR (3 hingga 0)
Cout: keluar STD_LOGIC)
akhir Ripplecarryadder

arsitektur Behavioral of Ripplecarryadder adalah - Pernyataan Komponen Penuh Penuh VHDL Code
komponen_kod_pengguna_kod penuh
Pelabuhan (A: dalam STD_LOGIC
B: dalam STD_LOGIC
Cin: dalam STD_LOGIC
S: keluar STD_LOGIC
Cout: keluar STD_LOGIC)
komponen akhir

- Pengisytiharan Carry Menengah
Isyarat c1, c2, c3: STD_LOGIC

bermula

- Port Mapping Penuh Penambah 4 kali
FA1: peta port kod_penuh_vhdl_code (A (0), B (0), Cin, S (0), c1)
FA2: peta port kod_penuh_vhdl_code (A (1), B (1), c1, S (1), c2)
FA3: peta port kod_penuh_vhdl_code (A (2), B (2), c2, S (2), c3)
FA4: peta port kod_penuh_vhdl_code (A (3), B (3), c3, S (3), Cout)

Tingkah laku akhir

Ripple Carry Adder Verilog Code

Kod Verilog adalah bahasa perihalan perkakasan. Ia digunakan dalam litar digital di peringkat RTL untuk tujuan reka bentuk dan pengesahan. Kod verilog untuk penambah bawa ini ditunjukkan di bawah.

modul ripple_carry_adder (a, b, cin, sum, cout)
input [03: 0] a
input [03: 0] b
input cin
jumlah hasil [03: 0]
output cout
wayar [2: 0] c
fulladd a1 (a [0], b [0], cin, sum [0], c [0])
fulladd a2 (a [1], b [1], c [0], jumlah [1], c [1])
fulladd a3 (a [2], b [2], c [1], jumlah [2], c [2])
fulladd a4 (a [3], b [3], c [2], jumlah [3], cout)
endmodul
modul fulladd (a, b, CIN, jumlah, cout)
masukan a, b, cin
jumlah output, cout
berikan jumlah = (a ^ b ^ cin)
berikan cout = ((a & b) | (b & cin) | (a & cin))

Aplikasi Ripple Carry Adder

Aplikasi penambahbaikan riak merangkumi yang berikut.

  • Penambah membawa ini banyak digunakan sebagai tambahan kepada urutan input n-bit.
  • Alat tambah ini boleh digunakan dalam pemprosesan isyarat digital dan pemproses mikro .

Kelebihan Ripple Carry Adder

Kelebihan ripple-carry-adder merangkumi yang berikut.

  • Adder bawa ini mempunyai kelebihan seperti kita dapat melakukan proses penambahan untuk urutan n-bit untuk mendapatkan hasil yang tepat.
  • Perancangan penambah ini bukan proses yang rumit.

Ripple membawa penambah adalah alternatif apabila separuh penambah dan penambah penuh tidak melakukan operasi penambahan apabila urutan bit input besar. Tetapi di sini, ia akan memberikan output untuk apa sahaja urutan bit input dengan sedikit kelewatan. Seperti litar digital jika litar memberikan output dengan kelewatan tidak akan lebih disukai. Ini dapat diatasi dengan litar penambah pandang ke depan.