Ripple Carry Adder :tout ce que vous devez savoir

Les circuits logiques peuvent s'appuyer sur un additionneur de retenue d'ondulation pour additionner des valeurs de n bits ensemble. En conséquence, cette implémentation de circuit numérique fournit des fonctionnalités utiles dans de nombreuses applications. Cependant, il présente également des performances retardées en raison du processus de calcul lent. Cela implique généralement d'attendre que chaque étage d'addition complet fasse passer les bits dans l'étage d'addition complet suivant. Un tel processus se répète jusqu'à ce qu'il atteigne la fin, fournissant les résultats.

Comprendre un additionneur de report d'ondulation peut sembler un peu déroutant. Dans cet esprit, nous avons rédigé cet article pour vous aider à acquérir plus de connaissances sur ce sujet. Alors commençons !

Qu'est-ce que Ripple Carry Adder ?

Un additionneur de report d'ondulation sert de circuit numérique qui additionne deux nombres binaires de n bits et fournit les résultats. Sa structure se compose de plusieurs additionneurs complets, chacun se connectant en cascade. De cette manière, la sortie de retenue d'un additionneur complet se connecte à l'entrée suivante de l'additionneur complet.

Un schéma d'une ondulation de 4 bits porte un additionneur.

Source :Wikimedia Commons

Un additionneur complet représente un circuit logique conçu pour ajouter trois entrées tout en générant deux sorties. Plus précisément, deux entrées servent de A et B, tandis que la troisième représente un bit de report. (C-IN) Pendant ce temps, une sortie représente un bit de retenue (C-OUT) et l'autre représente un bit de somme (S). En fin de compte, un circuit additionneur complet peut se connecter à huit entrées pour former un additionneur de largeur d'octet. Cela cascade un bit de report d'un additionneur au suivant. La réunion de deux circuits de demi-additionneurs formera un additionneur complet.

Un schéma logique d'additionneur complet

Source :Wikimedia Commons

Principes de fonctionnement de Ripple Carry Adder

Chaque report génère une étape d'addition complète, qui passera ensuite à l'additionneur complet suivant via son entrée. L'ensemble du processus avance jusqu'à ce qu'il atteigne l'additionneur complet final. En conséquence, chaque bit de sortie de report se répercute sur l'étage d'additionneur complet suivant. Dans l'ensemble, l'opération la plus cruciale consiste à ajouter chaque séquence de bits d'entrée, comme l'additionneur 4 bits, l'additionneur 8 bits, l'additionneur 16 bits, etc.

En raison des retards de propagation des circuits logiques, les bits de somme et de report restent invalides jusqu'à ce que l'étape de report se produise. Les retards de propagation se produisent généralement en raison du temps écoulé entre l'entrée et la sortie. Par exemple, lorsqu'une entrée de porte NOT est définie sur 0, la sortie est configurée sur 1, etc. Le délai de propagation définit le temps écoulé entre le réglage de la sortie sur zéro et la configuration de l'entrée sur un. En outre, le délai de propagation de report définit le temps écoulé entre la réception du signal de report et la mise en œuvre du signal de report.

Table de vérité Ripple Carry Adder

La table de vérité, comme indiqué ci-dessous, détermine chaque valeur de sortie pour toutes les entrées d'un additionneur de report d'ondulation.

Une ondulation porte une table de vérité additionneuse.

Code VHDL et code Verilog Ripple Carry Adder

Pour implémenter un additionneur de report d'ondulation, vous aurez besoin du code VHDL et du code Verilog. Deux exemples sont fournis. Le premier implique des additionneurs de report d'ondulation à deux bits. Pendant ce temps, l'autre exemple produit un additionneur de report d'ondulation qui collecte chaque largeur d'entrée en tant que paramètre.

Applications Ripple Carry Adder

Les horloges contiennent des additionneurs de report d'ondulation

• Effectuer des additions pour deux valeurs N-bit
• Traitement du signal numérique et microprocesseurs
• Minuteurs
• Calculatrices
• Horloges
  

Avantages et inconvénients de Ripple Carry Adder

Avantages

Un additionneur à report d'ondulation est peu coûteux.

Source :Wikimedia Commons

• Fournit des résultats précis grâce à l'ajout de n bits
• Processus de conception et de développement simple
• Pas cher

Inconvénients

Les retards causent un inconvénient pour sa fonctionnalité globale

• Il ne permet qu'à un seul additionneur complet de fonctionner à la fois
• Les retards de bit de retenue ralentissent son exécution

Porte Look Ahead Adder

Une logique d'anticipation de report calcule les bits de report avant d'atteindre la somme, ce qui réduit efficacement le délai. Cela se produit après la génération du signal de report par deux méthodes. Le premier implique à la fois les bits a et b équivalant à un. Pendant ce temps, la deuxième approche implique soit le report et les bits a ou b équivalant à un. Ces bits sont implémentés à l'étape précédente, tandis qu'un report commence au début de l'additionneur.

Reportez-vous au schéma de l'additionneur d'anticipation.

Source :Wikimedia Commons

Dans un additionneur de report d'ondulation, chaque additionneur complet traite le bit de report vers l'additionneur suivant avant de calculer la somme. Par conséquent, ce processus entraîne un long délai.

Résumé

Dans l'ensemble, un additionneur de report d'ondulation offre la possibilité d'additionner deux nombres de n bits ensemble dans un circuit numérique. Bien qu'il s'agisse d'un processus lent, il a toujours des applications utiles qui aident essentiellement au traitement du signal numérique. De cette manière, un additionneur de report d'ondulation ondule un bit de report vers chaque étage d'additionneur complet jusqu'à ce qu'il atteigne l'additionneur complet final. À ce stade, il effectuera alors les calculs nécessaires. Cependant, les additionneurs d'anticipation effectuent ce calcul plus rapidement car ils utilisent une technique différente. Ainsi, réduisant le temps de retard.

Avez-vous des questions concernant les additionneurs de transport d'ondulation ? N'hésitez pas à nous contacter !