Ripple Carry Adder:alles wat u moet weten

Logische circuits kunnen vertrouwen op een ripple carry-opteller om n-bits waarden bij elkaar op te tellen. Als resultaat biedt deze implementatie van een digitale schakeling in veel toepassingen nuttige eigenschappen. Het vertoont echter ook vertraagde prestaties vanwege het trage berekeningsproces. Dat houdt meestal in dat je moet wachten tot elke volledige opteltrap de bits in de volgende volledige optellerfase heeft gerimpeld. Zo'n proces herhaalt zich totdat het het einde bereikt en levert de resultaten op.

Het begrijpen van een ripple carry-adder kan een beetje verwarrend lijken. Met dat in gedachten hebben we dit artikel samengesteld om u te helpen meer kennis over dit onderwerp op te doen. Dus laten we beginnen!

Wat is Ripple Carry Adder?

Een ripple carry-opteller dient als een digitaal circuit dat twee binaire n-bits getallen bij elkaar optelt en de resultaten levert. De structuur bestaat uit verschillende volledige optellers, die elk in een trapsgewijze omgeving zijn verbonden. Op deze manier wordt de carry-uitgang van een volledige opteller aangesloten op de volgende volledige opteller-ingang.

Een diagram van een 4-bit rimpel draagt ​​opteller.

Bron:Wikimedia Commons

Een volledige opteller vertegenwoordigt een logisch circuit dat is ontworpen om drie ingangen toe te voegen terwijl twee uitgangen worden gegenereerd. Meer specifiek dienen twee ingangen als A en B, terwijl de derde een carry-in-bit weergeeft. (C-IN) Ondertussen vertegenwoordigt één uitgang een uitvoerbit (C-OUT), en de andere vertegenwoordigt een sombit (S). Uiteindelijk kan een volledig optelcircuit worden aangesloten op acht ingangen om een ​​bytebrede opteller te vormen. Dit cascadeert een draagbit van de ene opteller naar de volgende. Door twee half-optellercircuits samen te voegen, wordt een volledige opteller gevormd.

Een compleet optellogica-diagram

Bron:Wikimedia Commons

Werkingsprincipes van Ripple Carry Adder

Elke carry genereert een volledige optellerfase, die vervolgens via zijn invoer naar de volgende volledige opteller gaat. Het hele proces gaat door totdat het de laatste volledige opteller bereikt. Als gevolg hiervan voert elke uitvoerbit rimpelingen naar de volgende volledige opteltrap. Over het algemeen is de meest cruciale bewerking het optellen van elke invoerbitreeks, zoals een 4-bits opteller, 8-bits opteller, 16-bits opteller, enz.

Vanwege de voortplantingsvertragingen van de logische schakelingen blijven de som- en uitvoerbits ongeldig totdat de carry-in-fase plaatsvindt. Voortplantingsvertragingen treden meestal op vanwege de hoeveelheid tijd die verstrijkt tussen de invoer en de uitvoer. Als een NOT-poortingang bijvoorbeeld wordt ingesteld op 0, wordt de uitgang geconfigureerd naar 1, enz. De voortplantingsvertraging definieert hoeveel tijd er verstrijkt tussen de uitgangsinstelling op nul en de configuratie van de ingang op één. De carry-voortplantingsvertraging bepaalt ook hoeveel tijd er verstrijkt tussen het ontvangen van het carry-in-signaal en de implementatie van het carry-out-signaal.

Ripple Carry Adder Waarheidstabel

De waarheidstabel, zoals hieronder weergegeven, bepaalt elke uitvoerwaarde voor alle invoer in een ripple carry-opteller.

Een rimpeling draagt ​​een opteller-waarheidstabel.

Ripple Carry Adder VHDL-code en Verilog-code

Om een ​​Ripple Carry Adder te implementeren, heb je de VHDL-code en Verilog-code nodig. Er worden twee voorbeelden gegeven. De eerste betreft een twee-bit ripple carry adders. Ondertussen produceert het andere voorbeeld een ripple carry-opteller die elke invoerbreedte als parameter verzamelt.

Ripple Carry Adder-applicaties

Klokken bevatten een ripple carry adders

• Voer optellingen uit voor twee N-bits waarden
• Digitale signaalverwerking en microprocessors
• Timers
• Rekenmachines
• Klokken
  

Voor- en nadelen van Ripple Carries Adder

Voordelen

Een ripple-carry-adder is niet duur.

Bron:Wikimedia Commons

• Biedt nauwkeurige resultaten door toevoeging van n-bits
• Eenvoudig ontwerp- en ontwikkelingsproces
• Goedkoop

Nadelen

Vertragingen veroorzaken ongemak voor de algehele functionaliteit

• Er kan slechts één volledige opteller tegelijk werken
• Carry bit-vertragingen zorgen ervoor dat het langzaam werkt

Draagt ​​Look Ahead Adder

Een carry-look-ahead-logica berekent de carry-in-bits voordat de som wordt bereikt, waardoor de tijdvertraging effectief wordt verminderd. Dit gebeurt na het genereren van het overdrachtssignaal via twee methoden. De eerste omvat zowel a- als b-bits die gelijk zijn aan één. Ondertussen omvat de tweede benadering ofwel de carry-in en a- of b-bits die gelijk zijn aan één. Deze bits worden geïmplementeerd in de vorige fase, terwijl een carry-in begint aan het begin van de opteller.

Carry look-ahead adder schema.

Bron:Wikimedia Commons

In een ripple-carry-opteller verwerkt elke volledige opteller de carry-in-bit naar de volgende opteller voordat de som wordt berekend. Daarom resulteert dat proces in een lange vertraging.

Samenvatting

Over het algemeen biedt een carry-ripple-adder de mogelijkheid om twee n-bits getallen bij elkaar op te tellen in een digitaal circuit. Hoewel het een langzaam proces is, heeft het nog steeds nuttige toepassingen die in wezen helpen bij digitale signaalverwerking. Op deze manier rimpelt een ripple-carry-opteller een carry-in-bit naar elke volledige optellerfase totdat deze de laatste volledige opteller bereikt. Op dit punt voert het vervolgens de benodigde berekeningen uit. Carry-lookahead-optellers bereiken deze berekening echter sneller omdat er een andere techniek wordt gebruikt. Zo wordt de vertragingstijd verkort.

Heb je vragen over een ripple carry-adder? Neem gerust contact met ons op!