Ripple Carry Adder:tudo o que você precisa saber

Os circuitos lógicos podem contar com um somador de transporte de ondulação para adicionar valores de n bits. Como resultado, esta implementação de circuito digital fornece recursos úteis em muitas aplicações. No entanto, também apresenta desempenho atrasado devido ao processo de cálculo lento. Isso normalmente envolve esperar que cada estágio de somador completo ondula os bits para o próximo estágio de somador completo. Tal processo se repete até chegar ao fim, fornecendo os resultados.

Entender um somador de transporte de ondulação pode parecer um pouco confuso. Pensando nisso, montamos este artigo para ajudá-lo a obter mais conhecimento sobre o assunto. Então vamos começar!

O que é o Ripple Carry Adder?

Um somador de transporte de ondulação serve como um circuito digital que soma dois números binários de n bits e fornece os resultados. Sua estrutura consiste em vários somadores completos, com cada um se conectando em uma configuração em cascata. Dessa maneira, a saída de transporte de um somador completo conecta-se à próxima entrada do somador completo.

Um diagrama de uma ondulação de 4 bits carrega um somador.

Fonte:Wikimedia Commons

Um somador completo representa um circuito lógico projetado para adicionar três entradas enquanto gera duas saídas. Mais especificamente, duas entradas servem como A e B, enquanto a terceira representa um bit de transporte. (C-IN) Enquanto isso, uma saída representa um bit de transporte (C-OUT) e a outra representa um bit de soma (S). Em última análise, um circuito de somador completo pode se conectar a oito entradas para formar um somador de byte. Isso cascateia um bit de transporte de um somador para o próximo. A união de dois circuitos de meio somador formará um somador completo.

Um diagrama lógico de somador completo

Fonte:Wikimedia Commons

Princípios de trabalho do Ripple Carry Adder

Cada carry é gerado por meio de um estágio de somador completo, que prosseguirá para o próximo somador completo por meio de sua entrada. Todo o processo avança até chegar ao somador completo final. Como resultado, cada bit de saída de transporte oscila para o próximo estágio de somador completo. No geral, a operação mais crucial envolve adicionar cada sequência de bits de entrada, como somador de 4 bits, somador de 8 bits, somador de 16 bits, etc.

Por causa dos atrasos de propagação do circuito lógico, os bits de soma e transporte permanecem inválidos até que o estágio de transporte ocorra. Os atrasos de propagação geralmente ocorrem devido à quantidade de tempo decorrido entre a entrada e a saída. Por exemplo, quando uma entrada de porta NOT é definida como 0, a saída será configurada para 1, etc. O atraso de propagação define quanto tempo passou entre a configuração de saída para zero e a configuração de entrada para um. Além disso, o atraso de propagação de transporte define quanto tempo passou entre o recebimento do sinal de transporte e a implementação do sinal de transporte.

Tabela-verdade do Ripple Carry Adder

A tabela verdade, conforme mostrado abaixo, determina cada valor de saída para todas as entradas em um somador de transporte de ondulação.

Uma ondulação carrega uma tabela-verdade do somador.

Código VHDL do Ripple Carry Adder e código Verilog

Para implementar um somador de transporte de ondulação, você precisará do código VHDL e do código Verilog. Há dois exemplos fornecidos. O primeiro envolve um somador de transporte de ondulação de dois bits. Enquanto isso, o outro exemplo produz um somador de transporte de ondulação que coleta cada largura de entrada como um parâmetro.

Aplicativos do Ripple Carry Adder

Os relógios contêm um somador de transporte de ondulação

• Realize adições para dois valores de N bits
• Processamento de sinal digital e microprocessadores
• Temporizadores
• Calculadoras
• Relógios
  

Vantagens e desvantagens do Ripple Carries Adder

Vantagens

Um somador de ondulação é barato.

Fonte:Wikimedia Commons

• Fornece resultados precisos por meio da adição de n bits
• Processo simples de design e desenvolvimento
• Barato

Desvantagens

Atrasos causam um inconveniente para sua funcionalidade geral

• Só permite que um somador completo funcione por vez
• Atrasos de bits de transporte fazem com que ele seja executado lentamente

Transporta o Adder Look Ahead

Uma lógica de antecipação de transporte calcula os bits de transporte antes de atingir a soma, reduzindo efetivamente o atraso de tempo. Isso ocorre após gerar o sinal de transporte por meio de dois métodos. O primeiro envolve os bits a e b que equivalem a um. Enquanto isso, a segunda abordagem envolve o carry-in e os bits a ou b que equivalem a um. Esses bits são implementados no estágio anterior, enquanto um carry-in começa no início do somador.

Carregue o esquema do somador com antecipação.

Fonte:Wikimedia Commons

Em um somador de transporte de ondulação, cada somador completo processa o bit de transporte para o próximo somador antes de calcular a soma. Portanto, esse processo resulta em um longo atraso.

Resumo

Em geral, um carry-ripple-adder fornece a capacidade de adicionar dois números de n bits em um circuito digital. Embora seja um processo lento, ainda possui aplicações úteis que auxiliam essencialmente no processamento digital de sinais. Desta maneira, um somador de transporte de ondulação ondula um bit de transporte para cada estágio de somador completo até atingir o somador completo final. Neste ponto, ele executará os cálculos necessários. No entanto, os somadores carry-lookahead realizam esse cálculo mais rapidamente, pois utilizam uma técnica diferente. Assim, reduzindo o tempo de atraso.

Você tem alguma dúvida sobre um somador de transporte de ondulação? Sinta-se livre para nos contatar!