Шта је пуни одузимач: Изградња помоћу логичких врата

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Генерално, пуни одузимач је један од најчешће коришћених и основна комбинациона логичка кола . То је основни електронски уређај, који се користи за одузимање два бинарна броја. У ранијем чланку смо већ дали основну теорију пола сабирача и пуни сабирач која за рачунање користи бинарне цифре. Слично томе, пуни одузимач користи бинарне цифре попут 0,1 за одузимање. Ово коло може да се изгради са логичким капијама попут ОР, Ек-ОР, НАНД гате. Улази овог одузимача су А, Б, Бин, а излази Д, Боут.

Овај чланак даје идеју теорије пуног одузимача која обухвата премисе попут онога што је одузимач, дизајна са логичким капијама, табеле истине итд. Овај чланак је користан студентима инжењерства који могу проћи кроз ове теме у ХДЛ практичној лабораторији.




Шта је одузимач?

Одузимање бинарних цифара може се извршити уз помоћ кола одузимача. Ово је једна врста комбинационог логичког кола, која се користи за извођење одузимања две бинарне цифре као што су 0 и 1. Одузимање бинарних цифара од 0 до 0 или 0 до 1 не мења резултат, одузимање 1 до 1 резултираће 0, али за одузимање 1 до 0 потребно је позајмљивање.

На пример, двобитно коло одузимача укључује два улаза попут А и Б, док су излази различити и позајмљени. Ово коло се може градити са сабирачима заједно са претварачима који се налазе између сваког уноса података, као и посуђених (Бин) улаза раније фазе ФА.



Одузимачи су класификовани у две врсте, попут половног и пуног одузимача. Овде разговарамо о потпуном одузимачу.

Шта је пуни одузимач?

То је електронски уређај или логичко коло који врши одузимање две бинарне цифре. То је комбинационо логичко коло које се користи у дигиталној електроници. Многи комбиновани кругови су доступни у технологија интегрисаних кола наиме сабирачи, енкодери, декодери и мултиплексери. У овом чланку ћемо разговарати о његовој конструкцији помоћу половног одузимача, као и о терминима попут табеле истине.


Фулл Субтрацтор

Фулл Субтрацтор

Дизајн овога могу да ураде два половична одузимача, што укључује три улаза као што су минуенд, субтрахенд и бит, позајмљивање, позајмљивање међу улазима добија се одузимањем две бинарне цифре и одузима се од следећег пара вишег реда битова, излази као разлика и позајмљују.

Тхе пуни блок дијаграм одузимача приказано је доле. Главни недостатак полуодузимача је што у овом одузимачу не можемо направити бит за позајмљивање. Док у његовом дизајну у ствари можемо направити бит за позајмицу у кругу и можемо одузети са преостала два и / пс. Овде је А минуенд, Б је субтрахенд, а Бин је позајмљен. Излази су Дифференце (Дифф) и Боут (Борров оут). Комплетан круг одузимача може се добити коришћењем два половина одузимача са додатним ИЛИ капијом.

Потпуни блок дијаграм одузимача

Комплетни дијаграм одузимача са логичким капијама

Тхе схема кола пуног одузимача помоћу основне капије с приказан је на следећем блок дијаграму. Овај круг се може извести са два круга на пола одузимача.

У почетном колу полу-одузимача, бинарни улази су А и Б. Као што смо разговарали у претходном чланку о полу-одузимачу, генерисаће два излаза, наиме разлика (Дифф) и Борров.

Потпуни одузимач користећи Логиц Гатес

Потпуни одузимач користећи Логиц Гатес

Разлика о / п левог одузимача дата је левом полу-одузимачу. Диф излаз се даље обезбеђује на улаз десне половине круга одузимача. Понудили смо Позајмицу у битима за остале и / п следеће круг пола одузимача . Још једном ће дати Дифф-а као и Борров оут-бит. Коначни излаз овог одузимача је Дифф-оутпут.

С друге стране, Позајмица из оба пола круга одузимача повезана је на ИЛИ логичку капију. Касније од давања ИЛИ логике за два излазна бита одузимача, добијамо коначну Позајми из одузимача. Последња позајмица која означава МСБ (најзначајнији део).

Ако посматрамо унутрашњи круг овога, можемо видети два Половина одузимача са НАНД капијом и КСОР капију са додатним ИЛИ капијом.

Табела истине пуних одузимача

Ово коло одузимача извршава одузимање између два бита, који има 3- улаза (А, Б и Бин) и два излаза (Д и Боут). Овде улази означавају минуенд, субтрахенд и претходно позајмљивање, док су два излаза означена као позајмица о / п и као разлика. Следећа слика приказује табелу истинитости пуног одузимача.

Улази

Излази

Минуенд (А)

Субтрахенд (Б) Позајми (канта) Разлика (Д)

Позајми (погодак)

0

000

0

0

0111
0101

1

0110

1

1

0010
1010

0

1

1000

1

111

1

К-мапа

Поједностављење пуни одузимач К-мапа за горњу разлику и позајмицу приказана је у наставку.

К- Карта разлике

Једначине за разлику као и Бин су поменуте у наставку.

К- карта за Боута

Израз за разлику је,

Д = А’Б’Бин + АБ’Бин ’+ А’ББин’ + АББин

Израз за Позајми је,

Борба = А’Бин + А’Б + ББин

Каскада пуног круга одузимача

Претходно смо разговарали о прегледу ове конструкције, дијаграма кола са логичким капијама. Али ако желимо да одузмемо два иначе више 1-битна броја, овај склоп одузимача је веома користан за каскадно повезивање једнобитних бројева и одузима више од два бинарна броја. У таквим случајевима се користи каскадни круг са пуним сабирачем уз помоћ НЕ логичке капије. Конверзија кола из пуног сабирача у пуни одузимач може се извршити помоћу технике комплемента 2.

Генерално, инвертујте улазе за одбијање за пуни сабирач помоћу НЕ капије, иначе претварача. Додавањем овог Минуенда (неинвертовани улаз) и Субтрахенда (обрнути улаз), ЛСБ (носи улаз) ФА кола је 1, што значи Логиц Хигх, у супротном одузимамо две бинарне цифре помоћу технике комплемента 2. Излаз ФА је Дифф бит, а ако изврнемо инверзију, можемо добити МСБ, иначе, позајмити бит. Заправо, можемо да дизајнирамо коло тако да се може посматрати излаз.

Верилог код

За кодирање, прво морамо да проверимо структурни начин моделирања дијаграма логичког кола. Логички дијаграм овога може се направити помоћу АНД капија, пола одузимајућих кола и комбинације логичких капија попут АНД, ИЛИ, НЕ, КСОР капија. Као и у структурном моделирању, ми објашњавамо различите модуле за сваки основни елементарни распоред. У следећем коду могу се дефинисати различити модули за сваку капију.

Овај модул је за улаз ОР.

УЛАЗ: а0, б0

ИЗЛАЗ: ц0

На крају, објединићемо ове модуле прецизне капије у једини модул. За то овде користимо инстанцирање модула. Сада се ова инстанција може користити када желимо да реплицирамо тачан модул или функцију за различите скупове уноса. Прво дизајнирамо половни одузимач, а затим се овај модул користи за примену потпуног одузимача. Да бисмо то применили, користимо ОР улаз да комбинујемо о / пс за променљиву Боут. Тхе верилог код за пуни одузимач приказано је доле

модул ор_гате (а0, б0, ц0)

улаз а0, б0

излаз ц0

доделити ц0 = а0 | б0

ендмодуле

модул кор_гате (а1, б1, ц1)

улаз а1, б1

излаз ц1

доделити ц1 = а1 ^ б1

ендмодуле

модул анд_гате (а2, б2, ц2)

улаз а2, б2

излаз ц2

доделити ц2 = а2 & б2

ендмодуле

модул нот_гате (а3, б3)

улаз а3

излаз б3

доделити б3 = ~ а3

ендмодуле

модул халф_субтрацтор (а4, б4, ц4, д4)

улаз а4, б4

излаз ц4, д4

жица к

кор_гате у1 (а4, б4, ц4)

анд_гате у2 (к, б4, д4)

нот_гате у3 (а4, к)

ендмодуле

модул фулл_субтрацтор (А, Б, Бин, Д, Боут)

улаз А, Б, канта

излаз Д, Бој

жица п, к, р

полуодузимач у4 (А, Б, п, к)

полуодузимач у5 (п, Бин, Д, р)

ор_гате у6 (к, р, Боут)

ендмодуле

Потпуни одузимач помоћу 4Кс1 мултиплексера

Извођење одузимања може се извршити методом допуњавања двојке. Стога нам је потребна употреба 1-КСОР гејта који се користи за инвертовање 1-бита и његово укључивање у носећи бит. Излаз ДИФФЕРЕНЦЕ је сличан излазу СУМ у кругу пуног сабирача, али БАРРОВ о / п није сличан излазу пуног сабирача, али је обрнут као и допуњен, попут А - Б = ​​А + (-Б) = А + два комплемента Б.

Дизајн овог уређаја помоћу мултиплексера 4Кс1 приказан је на следећем логичком дијаграму. Овај дизајн се може извести помоћу следећих корака.

4Кс1 Мултиплекер

4Кс1 Мултиплекер

  • У кораку 1 постоје два излаза попут Суб и Позајми. Дакле, морамо одабрати 2 мултиплексера.
  • У кораку 2, табела истине се може применити заједно са К-мапама
  • У кораку 3, две променљиве се могу одабрати као линија за одабир. На пример, Б & Ц су у овом случају.

Табела истине

Тхе табела истине пуног одузимача коло које користи 4Кс1 мултиплексер укључује следеће

ДО

Б. Ц. Суб

Позајми

0

0000
0011

1

0101

1

0

1101
1001

0

1

0100
1100

0

1

111

1

Потпуни одузимач помоћу декодера

Дизајнирање пуног одузимача помоћу 3-8 декодера може се извести помоћу активних ниских излаза. Претпоставимо да декодер функционише користећи следећи логички дијаграм. Декодер укључује три улаза у 3-8 декодера. На основу табеле истинитости, можемо написати минтерме за излазе разлике и позајмице.

Из горње табеле истине,

За различите функције у табели истине, минтерме се могу записати као 1,2,4,7, а слично, за позајмице, минтерме се могу записати као 1,2,3,7. 3-8 декодери укључују три улаза као и 8 излаза лик0 до 7 бројева.

3 до 8 декодер

3 до 8 декодер

Ако је улаз одузимача 000, тада ће излаз „0“ бити активан, а ако је улаз 001, тада ће излаз „1“ бити активан.

Сада се излази одузимача могу узети из 1, 2, 4 и 7 да би се повезали на НАНД капију, тада ће излаз бити разлика. Ови излази се могу повезати са другим НАНД логичким капијама где се излаз мења у позајмицу.

На пример, ако је улаз 001, тада ће излаз бити 1, што значи да је активан. Дакле, излаз је активан низак и излаз се може добити из НАНД гејта који се назива разлика функција као што је висока и функција позајмљивања такође се мења у високу. Стога добијамо жељени излаз. Дакле, коначно, декодер ради као пуни одузимач.

Предности и мане

Тхе предности одузимача укључи следеће.

  • Дизајн одузимача је врло једноставан као и изведба
  • Смањење снаге у оквиру ДСП-а (дигитална обрада сигнала)
  • Рачунски задаци се могу изводити великом брзином.

Тхе недостаци одузимача укључи следеће.

  • У полуодузимачу нема услова да се прихвати унос сличан позајмљивању из раније фазе.
  • Брзина одузимача може бити делимична због кашњења у колу.

Апликације

Неки од примене пуног одузимача укључи следеће

  • Они се обично користе за АЛУ (Аритметичка логичка јединица) у рачунарима да би се одузели као ЦПУ и ГПУ за примену графике како би се смањила тежина кола.
  • Одузимачи се углавном користе за обављање аритметичких функција попут одузимања, како у електронским калкулаторима, тако и у дигиталним уређајима.
  • Они су такође применљиви за различити микроконтролери за аритметичко одузимање, тајмери ​​и бројач програма (ПЦ)
  • Одузимачи се користе у процесорима за израчунавање табела, адреса итд.
  • Такође је корисно за ДСП и мрежне системе.
  • Користе се углавном за АЛУ у рачунарима за одузимање попут ЦПУ-а и ГПУ-а за графичке апликације како би се смањила сложеност кола.
  • Они се углавном користе за обављање аритметичких функција попут одузимања у дигиталним уређајима, калкулаторима итд.
  • Ови одузимачи су такође погодни за разне микроконтролере за тајмере, ПЦ (бројач програма) и аритметичко одузимање
  • Они се користе за процесоре за израчунавање адреса, табела итд.
  • Примена овога са логичким капијама попут НАНД & НОР може се извршити са било којим логичким кругом пуног одузимача, јер се обе НОР & НАНД капије називају универзалним капијама.

Из горњих информација, проценом сабирача, пуног одузимача помоћу два пола склопа одузимача и његових табеларних облика, може се приметити да је Доут у потпуном одузимачу тачно сличан Соуту сабирача. Једина варијација је та што се А (улазна променљива) допуњава у пуном одузимачу. Стога је могуће постићи да коло пуног збрајања променимо у пуни одузимач само допуњавањем и / п А пре него што му се додели логичка врата да би се генерисао последњи излазни бит (Боут).

Коришћењем било ког логичког кола са потпуним одузимачем може се применити пуни одузимач који користи НАНД капије и пуни одузимач који користи нити капије, јер се и НАНД и НОР капије третирају као универзалне капије. Ево питања за вас, која је разлика између пола одузимача и пуног одузимача?