3.1.2 Четырехразрядный сумматор

Четырехразрядный сумматор удобно собрать из каскадов одноразрядного сумматора:

Структурная схема четырехразрядного сумматора:

3.2 Разработка схемы вMAX+PLUS

3.2.1.1 Реализация одноразрядного сумматора на языкеAHDL

Код программы:

subdesign gurov

(a,b,c :input;

s0,s1 :output;

)

begin

s0=!a&!b&c#!a&b&!c#a&!b&!c#a&b&c;

s1=a&b#b&c#a&c;

end;

3.2.1.2 Схема одноразрядного сумматора

Построим в программе MAX+ схему одноразрядного сумматора на основе полученных уравнений.

Получившаяся схема одноразрядного сумматора представлена на рисунке:

Упрощенное обозначение:

На упрощенном обозначении:

А – вход для первого слагаемого

В – вход для второго слагаемого

С – вход переноса разряда

S– сумма

P– выход переноса (старший двоичный разряд суммы)

3.2.2.1 Реализация четырехразрядного сумматора на языкеAHDL:

Код программы:

subdesign sum4

(a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3,c :input;

s0,s1,s2,s3,s4,p0,p1,p2 :output;

)

begin

s0=!a0&!b0&c#!a0&b0&!c#a0&!b0&!c#a0&b0&c;

p0=a0&b0#b0&c#a0&c;

s1=!a1&!b1&p0#!a1&b1&!p0#a1&!b1&!p0#a1&b1&p0;

p1=a1&b1#b1&p0#a1&p0;

s2=!a2&!b2&p1#!a2&b2&!p1#a2&!b2&!p1#a2&b2&p1;

p2=a2&b2#b2&p1#a2&p1;

s3=!a3&!b3&p2#!a3&b3&!p2#a3&!b3&!p2#a3&b3&p2;

S4=a3&b3#b3&p2#a3&p2;

end;

3.2.2.2 Схема четырехразрядного сумматора на основе каскадов одноразрядного сумматора.

Схема представлена на рисунке:

Упрощенная схема:

Обозначения на схеме:

A0 – нулевой разряд первого слагаемого

А1 – первый разряд первого слагаемого

A2 – второй разряд первого слагаемого

A3 – третий разряд первого слагаемого

В0 – нулевой разряд второго слагаемого

В1 – первый разряд второго слагаемого

B2 – второй разряд второго слагаемого

В3 – третий разряд второго слагаемого

С – вход переноса

S0 – нулевой разряд суммы

S1 – первый разряд суммы

S2 – второй разряд суммы

S3 – третий разряд суммы

S4 – четвертый разряд суммы.

4. Разработка управляющего сигнала

4.1 Управляющий сигнал для суммирования с константой

4.1.1 Подключение сигнала для одного разряда

Для выбора элемента суммирования с помощью управляющего сигнала воспользуемся следующей формулой:

ZCv¬ZB

Где Zэто сигнал, С – константа, В – переменная.

Построим схему согласно этой формуле:

Упрощенная схема:

4.1.2 Подключение сигнала для четырех разрядов

4.1.2.1 Реализация на языке AHDL

Код программы:

subdesign sum4_sign1

(a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3,c :input;

c0,c1,c2,c3:input;

s0,s1,s2,s3,s4,p0,p1,p2 :output;

x0,x1,x2,x3 : output;

z:input;

)

begin

x0=z&c0#!z&b0;

x1=z&c1#!z&b1;

x2=z&c2#!z&b2;

x3=z&c3#!z&b3;

s0=!a0&!x0&c#!a0&x0&!c#a0&!x0&!c#a0&x0&c;

p0=a0&x0#x0&c#a0&c;

s1=!a1&!x1&p0#!a1&x1&!p0#a1&!x1&!p0#a1&x1&p0;

p1=a1&x1#x1&x0#a1&p0;

s2=!a2&!x2&p1#!a2&x2&!p1#a2&!x2&!p1#a2&x2&p1;

p2=a2&x2#x2&p1#a2&p1;

s3=!a3&!x3&p2#!a3&x3&!p2#a3&!x3&!p2#a3&x3&p2;

S4=a3&x3#x3&p2#a3&p2;

end;

4.1.2.2 Схема в MAX+PLUS

Сигнал для выбора из двух четырехразрядных чисел:

Упрощенная схема:

Сумматор с подключенным управляющим сигналом

Упрощенная схема:

5. Результаты работы спроектированных устройств

5.1 Результат работы четырехразрядного сумматора

Ниже приведены временные диаграммы, на которых можно посмотреть результат работы четырехразрядного сумматора.

На данной временной диаграмме показано сложение чисел 4+8. Результат данного сложения равен 12, что собственно и демонстрирует временная диаграмма.

Рассмотим временную диаграмму с подключением счетчиков к обоим слагаемым.

На временной диаграмме видно, что сложение происходит правильно.

Зададим смещение второго слагаемого на число 3 и проверим результат снова:

Из приведенных временных диаграмм видно, что устройство работает корректно.