Le addizioni e le sottrazioni sono operazioni fondamentali in un sistema digitale, sistema di controllo & elaborazione del segnale digitale . Questi sistemi sono influenzati dai sommatori e dai sottrattori fornendo operazioni accurate e veloci. Sommatori e sottrattori svolgono un ruolo essenziale nei sistemi digitali a causa del loro ampio utilizzo in altre operazioni digitali come moltiplicazione, sottrazione e divisione. Pertanto, il miglioramento delle prestazioni di questi farà progredire l'esecuzione di operazioni binarie all'interno di un circuito. Le prestazioni del circuito digitale possono essere stimate valutandone la velocità operativa, l'area di layout e la dissipazione di potenza. Questo articolo discute una panoramica del sommatore parallelo e del sottrattore parallelo.
Cosa sono il sommatore parallelo e il sottrattore parallelo?
Il parallelo sommatore e il sottrattore parallelo ne discutono principalmente le definizioni, il funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi.
Cos'è un sommatore parallelo?
Un circuito digitale che viene utilizzato per eseguire l'aggiunta di due numeri binari e un riporto i / p, in cui la lunghezza di un bit è maggiore di un altro bit e opera in parallelo con coppie di bit equivalenti. La disposizione del sommatore parallelo può essere effettuata disponendo i sommatori pieni (FAs) in un modello a catena dove il riporto o / p da ogni sommatore pieno (FA1) può essere collegato al carry i / p del successivo sommatore completo (FA2) all'interno della catena. Il diagramma del sommatore parallelo è mostrato di seguito.
sommatore parallelo
L'operazione di un sommatore parallelo a n bit può essere eseguita utilizzando sommatori n-completi. Allo stesso modo, per il sommatore parallelo a 2 bit, sono necessari due sommatori. Generalmente, questi sommatori includono la logica di guarda avanti per assicurarsi che la propagazione del trasporto tra le aggiunte della fase successiva non limiti la velocità di aggiunta.
Lavoro di Parallel Adder
Il diagramma del sommatore parallelo è mostrato sopra. In questo, il primo sommatore completo come FA1, la somma come 'S1' può essere generata aggiungendo A1 e B1 con il riporto 'C1'. Il riporto 'C2' è collegato al secondo sommatore nella catena.
Dopodiché, il secondo sommatore completo come FA2 utilizza il bit di riporto 'C2' per inserire i bit di ingresso A2 e B2 per produrre la somma di riporto S2 e C3. Allo stesso modo, questo processo continua per i restanti full adders fino a quando l'ennesimo full adder usa il carry bit Cn per inserire i suoi input come An & Bn per produrre il bit finale dell'o / p con Cout (ultimo carry bit).
Cos'è un sottrattore parallelo?
Un circuito digitale utilizzato per calcolare la differenza aritmetica tra due coppie binarie di bit è noto come sottrattore parallelo. Qui in bit binari, la lunghezza di un bit è maggiore di quella degli altri bit. La progettazione di questo sottrattore può essere eseguita in diversi modi, come una combinazione di tutti i sottrattori completi o metà e sottrattori completi o tutti gli AF con i / p del complemento sottraendo. Di seguito è mostrato il diagramma del sottrattore parallelo.
sottrattore parallelo
Nel sottrattore parallelo di n bit, l'o / p desiderato può essere ottenuto collegando a cascata gli n sottrattori completi. La connessione di questo è simile al sommatore parallelo a 4 bit. La sottrazione di questo può essere eseguita da ogni bit al suo bit parallelo. Se viene generato un prestito, si propaga durante la cascata di sottrattore completo .
Lavorare con il sottrattore parallelo
Come mostrato nel diagramma del sottrattore parallelo sopra, il sottrattore può essere organizzato con una combinazione di tutti gli FA con il complemento sottraendo i / p.
La procedura di sottrazione può essere eseguita considerando l'aggiunta di minuendo con il complemento di 2 del sottraendo. Quindi è possibile eseguire la sottrazione parallela.
Il complemento a due di un numero può essere eseguito convertendo il numero binario nel complemento di 1. Qui il complemento di 1 serve a negare il numero binario. Qui, aggiungendo 1 al bit LSB del complemento di 1, è possibile ottenere il complemento di 2.
Usando porte logiche , il complemento a 1 di 'B' può essere ottenuto tramite la porta logica NOT e '1' viene aggiunto durante il riporto per ottenere il complemento a 2 di 'B'. Inoltre, questo viene aggiunto ad 'A' per eseguire la sottrazione aritmetica.
Questa procedura continuerà fino al sommatore completo finale come 'FAn' e utilizza il bit di riporto 'Cn' per includere con il suo i / p 'An' così come il complemento a 2 di 'Bn' per produrre il bit finale o / p con finale riporto bit 'Cout'.
Vantaggi
Il vantaggi di un sommatore e sottrattore parallelo include il seguente.
- L'operazione di questo sommatore o sottrattore è più veloce se confrontata con il sommatore o il sottrattore seriale.
- Il tempo richiesto per l'aggiunta non dipende dalla cifra dei bit.
- Tutti i bit in questo vengono aggiunti o sottratti alla volta, quindi l'o / p sarà in forma parallela.
- Non è caro.
- Questi sono più veloci rispetto alle controparti seriali.
Svantaggi di Parallel Adder / Parallel Subtractor
Il svantaggi di un sommatore e sottrattore paralleli include il seguente.
- In un processo a catena, ogni sommatore completo deve attendere il riporto del sommatore precedente.
- Ogni sommatore / sottrattore nel processo di catena riceverà istantaneamente input alle proprie porte. Tuttavia, le porte come un carry o un prestito non acquisiscono il loro i / ps fino a quando il precedente sommatore / sottrattore non completa il loro processo.
- Quindi si sarà verificato un ritardo, quindi si somma una volta che il no. di FA o sottrattori completi aumenta.
- Non include il riporto precedente nel processo di aggiunta.
- Pertanto non è adatto per il collegamento a cascata utilizzato nell'aggiunta multi-bit.
- Una volta che gli FA vengono utilizzati all'interno di una disposizione a catena, la capacità di azionamento dell'uscita può essere ridotta.
Domande frequenti
1). Qual è il sommatore?
Un circuito digitale che viene utilizzato per eseguire un'addizione di numeri
2). Cos'è il sottrattore?
Un circuito logico elettronico utilizzato per calcolare la dissomiglianza tra due numeri binari.
3). Quali sono i diversi tipi di sommatori?
Sono mezzi sommatori, sommatori completi e sommatori multi-bit.
4). Cosa sono i sommatori multi-bit?
Sono sommatori seriali e sommatori paralleli.
Quindi, si tratta di una panoramica del parallelo sommatore e sottrattore e i loro vantaggi e svantaggi. I sommatori, così come i sottrattori, sono ampiamente utilizzati nell'unità logica aritmetica di un computer per calcolare l'addizione e in CPU e GPU per le applicazioni grafiche per diminuire la complessità del circuito. Ecco una domanda per te, qual è la differenza tra sommatore e sottrattore?
