Cómo diseñar un circuito aritmético 4 Bit Utilizando 4 sumadores completos

Un sumador completo es un tipo de circuito integrado que permite dos niveles de voltaje de entrada, representado por el binario "1" o "0", que se añaden juntos. Una suma de estos dos números binarios se produce en la salida del sumador completo, también en forma de un binario 1 ó 0. Creación significa un circuito aritmético 4 bits que dos (lugares de cuatro decimales) números de 4 bits se ser agregado. Cada sumador completo corresponde a 1-bit, por lo tanto, se necesitan cuatro sumadores completos para construir un circuito de 4 bits. Hoy en día, 4 bits sumadores completos son prefabricados, en un solo circuito integrado. Sin embargo, el proceso de diseño del circuito de 4 bits sigue siendo útil para la comprensión de cómo funciona un sumador completo.

Instrucciones

El sumador completo-Disposición

1 Dibuje cuatro cuadrados separados, en una línea horizontal. Cada uno representa un sumador completo.

2 Etiquetar el extremo derecho sumador completo "LSB". Esto representa el "bit menos significativo". Por ejemplo, en el número binario 1000, el LSB es el último dígito de la derecha, o 0.

Utilice una referencia binaria como Grinnell College de "sistema binario" (véase la sección "Recursos") para el resto de este tutorial.

3 Etiquetar el extremo izquierdo sumador completo "MSB". Esto representa el "bit más significativo." En el número binario 1000, el MSB es el primer dígito de la izquierda, o 1.

4 Etiquetar las entradas y salidas de cada sumador completo, utilizando una hoja de datos de 4 bits sumador completo como referencia. Escribir "A", "B" y "Cin" en la parte superior de cada sumador completo y escribir "E" y "Cout" en la parte inferior de cada sumador completo. "A" y "B" representan las dos entradas binarias, "Cin" significa entrada de acarreo, "E" significa la suma (salida principal) y "Cout" significa salida de acarreo. Las listas de hoja de datos sólo una Cin y Cout, pero en la etapa de diseño, cada sumador completo necesita su propio Cin y Cout.

5 Etiqueta A, B, Cin, E y Cout de cada sumador completo con un número de bit. Escribe un "1" en el LSB (más a la derecha), lleno sumador de 1 bit, escribe "2" en la siguiente sumador completo a la izquierda, escriba "3" en la siguiente sumador completo a la izquierda y escriba "4" en el MSB (extremo izquierdo) sumador completo. De izquierda a derecha, los sumadores completos deben ser etiquetados: 4 3 2 1.

6 Escribe el formato de los números completos de 4 bits, en un espacio debajo de los sumadores completos El primer número de 4 bits, que se añade, corresponde a las entradas "A" y se verá así, de izquierda a derecha: A4 A3 A2 A1. El segundo número de 4 bits que debe añadirse, corresponde a las entradas "B" y tendrá el siguiente aspecto: B4 B3 B2 B1. La suma de 4 bits, lo que corresponde a las salidas "E" se verá así: E4 E3 E2 E1. La aritmética completa para el circuito es: A4 A3 A2 A1 + B4 B3 B2 B1 = E4 E3 E2 E1.

Conexión de las completas sumadores

7 Etiqueta Cin1 "suelo". Eléctricamente, Cin1 (Cin en la ficha técnica) se conectará a tierra del circuito, porque no hay un número "realizado" en el LSB sumador completo. Un acarreo sólo salir de este sumador completo. Por ejemplo, al añadir 6 + 6 en decimal, el "2" se coloca en la primera columna la suma y el "1" se lleva a la siguiente columna. El mismo principio se aplica en adición binaria.

8 Trazar una línea desde Cout1 a CIN2, trazar una línea desde Cout2 a CIN3 y dibujar una línea desde Cout3 a Cin4. En el circuito integrado actual, estas conexiones se realizan internamente y que están diseñados para pasar un acarreo (binario 1 o 0) a lo largo de la adición adecuada.

9 Etiqueta Cout4 "de bits de salida 5." Debido a un acarreo, la suma de dos números de 4 bits a veces resultar en un número de 5 bits. Por lo tanto, hay un total de cinco salidas posibles en un circuito aritmético 4 bits. En este punto, Cout4 (Cout en la hoja de datos) se puede colocar junto a las salidas de "E", como sigue: Cout4 E4 E3 E2 E1.

10 Asignar dos números de 4 bits para ser añadidas y separar cada número de 4 bits en parejas "AB", para cada sumador completo. Por ejemplo, A4 A3 A2 A1 = 1,000 y B4 B3 B2 B1 = 1000. Un número de bit de "A4 A3 A2 A1" se añadirá al mismo número de bits de "B4 B3 B2 B1." Escribe "0 + 0" al lado de las entradas A1 B1, escriba "0 + 0" al lado de A2 B2, escriba "0 + 0" al lado de A3 B3 y escribir "1 + 1" junto a A4 B4.

11 Realizar la adición de cada sumador completo, incluyendo el acarreo. Por A1 B1, 0 + 0 = 0 sin acarreo. Para A2 B2, 0 + 0 = 0 sin acarreo. Por A3 B3, 0 + 0 = 0 sin acarreo. Para B4 A4, 1 + 1 = 0 con un acarreo de 1. que llevan de 1 será el quinto bit que se transmite, a través de Cout4. La suma de 5 bits es binario 10000 y las cinco salidas son las siguientes, de izquierda a derecha: Cout4 = 1, E4 = 0, E3 = 0, E2 = 0, E1 = 0. Se trata de cómo se comporta el circuito, eléctricamente.

Consejos y advertencias

• Para este tutorial, un conocimiento funcional de los números binarios y suma binaria es esencial. Las listas de hoja de datos sólo una Cin y Cout para el circuito integrado. El bit de acarreo se pasa a través de cada 1-bit sumador completo, en el circuito combinado de 4 bits, pero esas conexiones se realizan internamente. Los dos pasadores de carry reducir el tamaño del chip, por lo que las conexiones del circuito más fácil. Al ver un par Cin / Cout para cada sumador completo proporciona un ejemplo de cómo la lógica de suma binaria funciona realmente.
• Etiquetar todo en el diseño, con un número y una descripción. Los números binarios pueden ser confusos y esto le ayudará a "volver sobre sus pasos," si hay un problema.