İçinde dijital elektronik iki bitlik ikili sayıların eklenmesi mümkün olabilir yarım toplayıcı . Ve giriş dizisi üç bitlik bir diziye sahipse, ekleme işlemi tam bir toplayıcı kullanılarak tamamlanabilir. Ancak giriş sırasında bit sayısı daha fazlaysa, işlem yarım toplayıcı kullanılarak tamamlanabilir. Çünkü tam toplayıcı, toplama işlemini tamamlayamaz. Dolayısıyla bu dezavantajların üstesinden 'Ripple Carry Adder' kullanılarak gelinebilir. Benzersiz bir tür mantık devresi dijital işlemlerde N-bit sayıları eklemek için kullanılır. Bu makale, dalgalanma-taşıma-toplayıcının ne olduğuna ve işleyişine genel bir bakış sağlar.
Ripple Carry Adder nedir?
Birden çok tam toplayıcıdan oluşan bir yapı, n bitlik bir ikili dizinin eklenmesinin sonuçlarını verecek şekilde kademelendirilir. Bu toplayıcı, yapısında kademeli tam toplayıcılar içerir, bu nedenle taşıma, dalgalı taşıma toplayıcı devresindeki her tam toplayıcı aşamasında üretilecektir. Her tam toplayıcı aşamasındaki bu taşıma çıktısı, bir sonraki tam toplayıcısına iletilir ve orada bir taşıma girdisi olarak uygulanır. Bu süreç, son tam toplayıcı aşamasına kadar devam eder. Böylece, her taşıma çıktı biti, tam bir toplayıcının bir sonraki aşamasına dalgalanır. Bu nedenle “RIPPLE CARRY ADDER” adını almıştır. En önemli özelliği, dizinin 4 bit veya 5 bit veya herhangi biri olmasına bakılmaksızın giriş bit dizilerinin eklenmesidir.
“Bu taşıma toplayıcıda dikkate alınması gereken en önemli noktalardan biri, nihai çıktının ancak taşıma çıktılarının her tam toplayıcı aşaması tarafından üretilip bir sonraki aşamaya iletilmesinden sonra bilinmesidir. Bu nedenle, bu taşıma toplayıcının kullanılmasıyla sonucu almakta gecikme olacaktır ”.
Ripple-Carry toplayıcılarında çeşitli tipler vardır. Onlar:
- 4 bit dalgalı taşıma toplayıcısı
- 8 bit dalgalı taşıma toplayıcısı
- 16 bit dalgalı taşıma toplayıcısı
İlk önce 4 bitlik dalgalanma taşıma toplayıcıyla başlayacağız ve ardından 8 bit ve 16 bit dalgalanma taşıma toplayıcıları ile başlayacağız.
4-bit Ripple Carry Toplayıcı
Aşağıdaki diyagram, 4 bitlik dalgalı taşıma toplayıcıyı temsil etmektedir. Bu toplayıcıda, dört tam toplayıcı kademeli olarak bağlanmıştır. Co, taşıma giriş bitidir ve her zaman sıfırdır. Bu giriş, A1 A2 A3 A4 ve B1 B2 B3 B4 iki giriş dizisine uygulandığında, çıkış S1 S2 S3 S4 ve çıkış C4 ile temsil edilir.
4 bitlik RCA Diyagramı
4-bit Ripple Carry Adder'ın Çalışması
- 0101 ve 1010 numaralı iki giriş dizisine bir örnek verelim. Bunlar A4 A3 A2 A1 ve B4 B3 B2 B1'i temsil eder.
- Bu toplayıcı kavramına göre, giriş taşıma 0'dır.
- Ao & Bo, 1. tam toplayıcıya 0 girişi ile birlikte uygulandığında.
- Burada A1 = 1 B1 = 0 Cin = 0
- Sum (S1) ve carry (C1), bu toplayıcının Sum ve Carry denklemlerine göre üretilecektir. Teorisine göre, Toplam = A1⊕B1⊕Cin ve Carry = A1B1⊕B1Cin⊕CinA1 için çıktı denklemi
- Bu denkleme göre, 1. tam toplayıcı için S1 = 1 ve Carry çıkışı, yani C1 = 0.
- Sonraki giriş bitleri A2 ve B2 için olduğu gibi, çıkış S2 = 1 ve C2 = 0. Burada önemli olan nokta, ikinci aşama tam toplayıcının girdi taşıma almasıdır, yani C1, ilk aşama tam toplayıcının çıkış taşımasıdır.
- Bunun gibi son çıkış dizisi (S4 S3 S2 S1) = (1 1 1 1) ve Çıkış taşıma C4 = 0
- Bu, bu taşıma toplayıcısına uygulandığında 4 bitlik giriş dizileri için ekleme işlemidir.
8-bit Ripple Carry Toplayıcı
- Kademeli olarak bağlanan 8 tam toplayıcıdan oluşur.
- Her tam toplayıcı taşıma çıkışı, bir sonraki aşamadaki tam toplayıcıya bir giriş taşıma olarak bağlanır.
- Giriş dizileri (A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8) ve (B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8) ile gösterilir ve ilgili çıktı dizisi (S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8) ile gösterilir.
- 8 bitlik dalgalı taşıma toplayıcıdaki ekleme işlemi, 4 bitlik dalgalı taşıma toplayıcıda kullanılan ilkeyle aynıdır, yani iki giriş dizisinden her bit giriş taşıma ile birlikte eklenecektir.
- Bu, iki 8 bitlik ikili rakam dizisinin eklenmesi durumunda kullanılacaktır.
8 bit dalgalanma taşıma toplayıcısı
16-bit Ripple Carry Toplayıcı
- Basamaklı biçimde bağlanan 16 tam toplayıcıdan oluşur.
- Her tam toplayıcı taşıma çıkışı, bir sonraki aşamadaki tam toplayıcıya bir giriş taşıma olarak bağlanır.
- Giriş dizileri (A1… .. A16) ve (B1 …… B16) ile gösterilir ve ilgili çıkış dizisi (S1 …… .. S16) ile gösterilir.
- 16 bitlik dalgalı taşıma toplayıcıdaki ekleme işlemi, 4 bitlik dalgalı taşıma toplayıcıda kullanılan ilkeyle aynıdır, yani iki giriş dizisinden her bit, giriş taşıma ile birlikte eklenecektir.
- Bu, iki 16 bitlik ikili rakam dizisi eklendiğinde kullanılacaktır.
16 bitlik dalgalanma taşıyan toplayıcı
Ripple Carry Toplayıcı Gerçek Tablosu
Aşağıdaki doğruluk tablosu, dalgalanma-taşıma-toplayıcı için tüm girişlerin olası kombinasyonları için çıktı değerlerini gösterir.
| A1 | A2 | A3 | A4 | B4 | B3 | B2 | B1 | S4 | S3 | S2 | S1 | Taşımak |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Ripple Carry Adder VHDL Kodu
VHDL (VHSIC HDL), donanım tanımlama dilidir. Dijital bir tasarım dili. Bu taşıma toplayıcı için VHDL kodu aşağıda gösterilmiştir.
kütüphane IEEE
IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL kullan
varlık Ripplecarryadder:
Bağlantı noktası (A: STD_LOGIC_VECTOR'de (3'ten 0'a)
B: STD_LOGIC_VECTOR'de (3'ten 0'a)
Cin: STD_LOGIC dilinde
S: STD_LOGIC_VECTOR çıkış (3'ten 0'a)
Cout: STD_LOGIC dışında)
Ripplecarryadder'ı bitir
mimari Ripplecarryadder Davranışı - Tam Toplayıcı VHDL Kodu Bileşen Beyanı
component full_adder_vhdl_code
Bağlantı noktası (A: STD_LOGIC içinde
B: STD_LOGIC dilinde
Cin: STD_LOGIC dilinde
S: STD_LOGIC dışında
Cout: STD_LOGIC dışında)
son bileşen
- Ara Taşıma beyanı
Sinyal c1, c2, c3: STD_LOGIC
başla
- Port Haritalama Tam Toplayıcı 4 kez
FA1: full_adder_vhdl_code bağlantı noktası haritası (A (0), B (0), Cin, S (0), c1)
FA2: full_adder_vhdl_code bağlantı noktası haritası (A (1), B (1), c1, S (1), c2)
FA3: full_adder_vhdl_code bağlantı noktası haritası (A (2), B (2), c2, S (2), c3)
FA4: full_adder_vhdl_code bağlantı noktası haritası (A (3), B (3), c3, S (3), Cout)
Davranışsal
Ripple Carry Toplayıcı Verilog Kodu
Verilog kodu, bir donanım tanımlama dilidir. Tasarım ve doğrulama amacıyla RTL aşamasında dijital devrelerde kullanılır. Bu taşıma toplayıcısının verilog kodu aşağıda gösterilmiştir.
modül ripple_carry_adder (a, b, cin, sum, cout)
giriş [03: 0] a
giriş [03: 0] b
giriş cin
çıktı [03: 0] toplamı
çıktı değeri
tel [2: 0] c
fulladd a1 (a [0], b [0], cin, toplam [0], c [0])
fulladd a2 (a [1], b [1], c [0], toplam [1], c [1])
fulladd a3 (a [2], b [2], c [1], toplam [2], c [2])
fulladd a4 (a [3], b [3], c [2], toplam [3], cout)
son modül
fulladd modülü (a, b, CİN, toplamı, cout)
giriş a, b, cin
çıktı toplamı, cout
atama toplamı = (a ^ b ^ cin)
cout ata = ((a & b) | (b & cin) | (a & cin))
Ripple Carry Adder Uygulamaları
Dalgalanma-taşıma-toplayıcı uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Bu taşıma toplayıcıları çoğunlukla n-bit girdi dizilerine ek olarak kullanılır.
- Bu taşıma toplayıcıları, dijital sinyal işlemede uygulanabilir ve mikroişlemciler .
Ripple Carry Toplayıcı Avantajları
Dalgalanma-taşıma-toplayıcı avantajları aşağıdakileri içerir.
- Bu taşıma toplayıcısının, doğru sonuçlar elde etmek için n-bit dizileri için toplama işlemi yapabilmemiz gibi bir avantajı vardır.
- Bu toplayıcının tasarımı karmaşık bir süreç değildir.
Dalgalanma toplayıcı taşıma girdi bit dizileri büyük olduğunda yarım toplayıcı ve tam toplayıcıların toplama işlemini gerçekleştirmediği durumlar için bir alternatiftir. Ancak burada, giriş bit dizileri ne olursa olsun biraz gecikmeyle çıktı verecektir. Dijital devrelere göre eğer devre gecikmeli çıkış veriyorsa tercih edilmeyecektir. Bu, ileriye dönük bir toplayıcı devresi ile aşılabilir.
