Forelesning 4. Binær adder m.m.

Like dokumenter
INF1400. Kombinatorisk Logikk

INF1400. Kombinatorisk Logikk

IN1020. Logiske porter om forenkling til ALU

INF2270. Boolsk Algebra og kombinatorisk logikk

4 kombinatorisk logikk, løsning

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

Dagens tema. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Repetisjon, design av digitale kretser. Kort om 2-komplements form

UNIVERSITETET I OSLO

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Oppbygging av flip-flop er og latcher. Kort om 2-komplements form

UNIVERSITETET I OSLO

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

Repetisjon. Sentrale temaer i kurset som er relevante for eksamen (Eksamen kan inneholde stoff som ikke er nevnt her)

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

IN1020. Sekvensiell Logikk

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

Hva gikk vi gjennom forrige uke? Omid Mirmotahari 3

UNIVERSITETET I OSLO

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

INF1400 Kap 1. Digital representasjon og digitale porter

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

NY EKSAMEN Emnekode: ITD13012

INF2270. Sekvensiell Logikk

Forelesning 3. Karnaughdiagram

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 4

Forelesning 2. Boolsk algebra og logiske porter

Ferdighetsmål: Kunne forenkle boolske uttrykk Kunne implementere flerinputs-porter med bare 2-inputs porter

Løsningsforslag INF1400 H04

INF1400. Karnaughdiagram

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

Dataveier og optimalisering. Kapittel 9

INF1400 Kap 02 Boolsk Algebra og Logiske Porter

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Emnekode: Emne: ITD13012 Datateknikk (deleksamen 1, høstsemesteret) Dato: Eksamenstid: kl til kl.

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til regneøving 6. a) Bruk boolsk algebra til å forkorte følgende uttrykk [1] Fjerner 0 uttrykk, og får: [4]

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Dato: Eksamenstid: kl til kl. 1200

kl 12:00 - mandag 31. mars 2008 Odde: uke 11 (12. mars 2008) Utlevert: fredag 7. mars 2008 Like: uke 13 (26. mars 2008) Regneøving 4

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til regneøving 4

EKSAMEN (Del 1, høsten 2014)

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

VLSI (Very-Large-Scale-Integrated- Circuits) it Mer enn porter på samme. LSI (Large-Scale-Integrated-Circuits)

Løsningsforslag i digitalteknikkoppgaver INF2270 uke 5 (29/1-4/2 2006)

INF1400. Tilstandsmaskin

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

INF1400. Tilstandsmaskin

Rapport. Lab 1. Absoluttverdikrets - portkretser

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Dagens temaer. temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation. av sekvensielle kretser. and Architecture. Tilstandsdiagram.

Analog til digital omformer

Emnenavn: Datateknikk. Eksamenstid: 3 timer. Faglærer: Robert Roppestad. består av 5 sider inklusiv denne forsiden, samt 1 vedleggside.

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Kort repetisjon fra forrige gang. Kombinatorisk logikk

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

En mengde andre typer som DVD, CD, FPGA, Flash, (E)PROM etc. (Kommer. Hukommelse finnes i mange varianter avhengig av hva de skal brukes til:

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

SIE 4005, 2/10 (2. Forelesn.)

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er

Låsekretser (latch er) SR latch bygget med NOR S R latch bygget med NAND D latch. Master-slave D flip-flop JK flip-flop T flip-flop

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and. ! Kort repetisjon fra forrige gang

INF1040 Digital representasjon TALL

PENSUM INF spring 2013

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK, LF DIGITALTEKNIKKDELEN AV EKSAMEN (VERSJON 1)

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Rapport Lab 2. Absoluttverdikrets

SIE 4005, 8/10 (3. Forelesn.)

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 8

TALL. Titallsystemet et posisjonssystem. Konvertering: Titallsystemet binære tall. Det binære tallsystemet. Alternativ 1.

Dagens temaer. Sekvensiell logikk: Kretser med minne. D-flipflop: Forbedring av RS-latch

7. Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet B737 (16) på oktal form?

I Kapittel 2 lærte vi om tall i alternative tallsystemer, i hovedsak om binære tall, oktale tall og heksadesimale tall.

SIE 4005, 9/10 (4. Forelesn.)

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

RAPPORT LAB 3 TERNING

Dagens temaer. Dagens temaer er hentet fra P&P kapittel 3. Motivet for å bruke binær representasjon. Boolsk algebra: Definisjoner og regler

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Forelesning Datatyper Kap 5.2 Instruksjonsformat Kap 5.3 Flyttall App B

Tall. Posisjons-tallsystemer. Representasjon av heltall. Tall positive, negative heltall, flytende tall. Tekst ASCII, UNICODE XML, CSS

Valg av kontaktpersoner/tillitsvalgte. MAT1030 Diskret matematikk. Oppsummering av kapittel 2. Representasjon av hele tall

5 E, B (16) , 1011 (2) Danner grupper a' fire bit , (2) Danner grupper a' tre bit 1 3 6, 5 4 (8)

TDT4105/TDT4110 Informasjonsteknologi grunnkurs:

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

DIGITALE kretser og systemer

Hovedpunkter. Digital Teknologi. Digitale Teknologi? Digitale Teknologi? Forelesning nr 1. Tall som kun er representert ved symbolene 0 og 1

Tall. Binære regnestykker. Binære tall positive, negative heltall, flytende tall

Overordnet maskinarkitektur. Maskinarkitektur zoomet inn. I CPU: Kontrollenheten (CU) IT1101 Informatikk basisfag, dobbeltime 11/9

UNIVERSITETET I OSLO

MIK 200 Anvendt signalbehandling, Lab. 5, brytere, lysdioder og logikk.

Dagens tema. Dagens tema hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er. Tellere og registre

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

Forelesning 4 Binær adder m.m.

Hovedpunkter Binær addisjon 2 er komplement Binær subtraksjon BCD- og GRAY-code Binær adder Halv og full adder Flerbitsadder Carry propagation / carry lookahead 2

Binær addisjon Prosedyren for binær addisjon er identisk med prosedyren for desimal addisjon Eksempel Adder 5 og 3: + + 5 3 = = 8 3

Negative binære tall Mest vanlig representasjon: 2 er komplement Lar mest signifikante bit være for negative tall Dette må være avtalt på forhånd Eksempel: 4 bit kan representere tallene 8 til +7 7 6 5 4 3 2 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 4

2 er komplement Setter minus foran et binært tall ved å invertere alle bittene og plusse på Eksempel: Finner -5: 7 6 5 4 3 2 5 invertert 5: -5: + = - -2-3 -4-5 -6-7 -8

Binær subtraksjon Fremgangsmåte for tall representert ved 2 er komplement: Adder tallene på vanlig måte. Eksempel: + + 6-2 = () = 4 Går ut Betyr positivt tall 6

Binær subtraksjon Eksempel: + + 3-8 = = -5 Betyr negativt tall 7

BCD-kode Binary coded decimal (BCD) En kode som er en mellomting mellom binærkode og desimalkode Lett å visualisere flere siffer på desimale display Desimal 2 3 4 5 6 7 8 9 2 2 2 2 2 3 BCD 5 5 2 5 3 8

Gray-kode Kun ett bit forandrer verdi når tallet inkrementeres/dekrementeres Spesielt gunstig ved overførsel av data mellom asynkrone system hvis man ikke har request/acknowledge Desimal 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 Gray 9

Generell analyseprosedyre for digitale kretser ) Sett funksjonsnavn på ledningene 2) Finn funksjonene 3) Kombiner funksjonsuttrykkene

Eksempel T 2 T 2 =ABC FF T T =A+B+C T 3 = F 2 (A+B+C) T 3 F 2 F 2 F 2 =AB+AC+BC F =ABC+ (AB+AC+BC) (A+B+C)

Binær adder En av de mest brukte digitale kretser Vanlige anvendelser: Mikroprosessor ALU / Xbox / mikserbord / digitalt kommunikasjonsutstyr / AD-DA omformere osv... Basis for addisjon / subtraksjon / multiplikasjon / divisjon og mange andre matematiske operasjoner All form for filtrering / signalbehandling 2

Binær adder Ønsker å designe en generell binær adder Funksjonelt eksempel Adder to tall A=5 og B=3: A B S + = A A B B 3 C 2 C S S

Et adder system Systemelementer: Halvadder: Tar ikke mente inn Fulladder: Tar mente inn A 3 B 3 A 2 B 2 A B A B C 4 Full C 3 Full C 2 Full C Halv C = adder adder adder adder S 3 S 2 S S 4

Halvadder (ingen mente inn) Adderer sammen de to minst signifikante bittene A og B. Elementet har 2 innganger og 2 utganger Sannhetstabell S = A B + A B = A B C = A B A B S C 5

Halvadder implementasjon A B A B S A B S A B C C S = A B + A B S = A B C = A B C = A B 6

Fulladder (mente inn) Adderer sammen bit A n, B n med evt. mente inn Elementet har 3 innganger og 2 utganger S n = A n B n C n (oddefunksjon) Sannhetstabell A n B n C n S n C n+ C n+ = A n B n C n + A n B n C n + A n B n C n + A n B n C n 7

Forenkling Forenkler C n+ ved Karnaughdiagram A n B n C n C n+ = A n B n C n + A n B n C n + A n B n C n + A n B n C n C n+ = A n B n + A n C n + B n C n 8

Implementasjon I Rett fram implementasjon S n = A n B n C n A n B n C n S n C n+ = A n B n + A n C n + B n C n A n B n A n C n C n+ B n C n 9

Implementasjon II Forenklet implementasjon av C n+ basert på gjenbruk av porter fra S n S n = (A n B n ) C n Leser ut C n+ fra karnaughdiagram på nytt B n C n C n+ = A n B n + A n B n C n + A n B n C n A n C n+ = A n B n + (A n B n + A n B n ) C n C n+ = A n B n + (A n B n ) C n 2

Implementasjon II Vanlig implementasjon av en-bits fulladder S n = (A n B n ) C n C n+ = A n B n + (A n B n ) C n A n A n B n B n S n A n B n C n+ C n 2

Binær adder Halvadder (ikke mente inn) A B S C n+ C n C A n B n C Fulladder (evt. mente inn) S n A n A B + S = A B C n+ B n S n S C n 22

Menteforplantning 4-bits binær adder Full C 3 Full C 2 Full C Halv adder adder adder adder C 4 23

Menteforplantning Portforsinkelse gir menteforplantning (rippeladder) Eksempel Adderer og Full Full Full Halv adder adder adder adder 24

Carry Lookahead Ønsker å unngå menteforplantning gir økt hastighet G i generate: gir alltid mente ut hvis A i = og B i = P i propagate: påvirker menteforplantningen 25

Carry Lookahead S i = P i C i C i+ = G i + P i C i 26

Carry Lookahead For en 4-bits adder bestående av 4 fulladdertrinn har vi: S i = P i C i C i+ = G i + P i C i Uttrykker C, C 2 og C 3 rekursivt C = G + P C C 2 = G + P C = G +P (G + P C ) = G + P G + P P C C 3 = G 2 + P 2 C 2 = G 2 + P 2 G + P 2 P G + P 2 P P C 27

Carry Lookahead generator Rett fram implementasjon av C, C 2, C 3 28

Carry Lookahead adder 4-bits Carry Lookahead adder med input carry C 29

Oppsummering Generell analyseprosedyre Halvadder Binær adder Fulladder Flerbits adder Carry propagation / carry lookahead 3

Portforsinkelse Porters elektriske egenskaper

Hovedpunkter Elektriske egenskaper Portforsinkelse Fanout 32

Portforsinkelse Portforsinkelse (propagation delay) er et mål på hvor lang tid det tar før utgangen til en port reagerer på en logisk forandring på inngangen Portforsinkelse skyldes parasittiske kapasitanser i systemet Portforsinkelsen er gitt av driveregenskapene til porten samt hvor stor kapasitans det er på utgangen Kapasitansen på en utgang er vanligvis dominert av kapasistansene til inngangene utgangen er koblet til 33

Portforsinkelse t PLH portforsinkelse for utgang LAV til HØY t PHL portforsinkelse for utgang HØY til LAV t PHL må generelt ikke være lik t PLH A A B B t PLH t PHL 34

Portforsinkelse CMOS portinnganger kan elektrisk sett modelleres ved en kondensator Elektrisk model for portutgang / portinngang. LAV til HØY transisjon (CMOS) RC-ledd R C 35

Portforsinkelse Typisk inngangskapasitans for HC logikk er ca. pf pf pf Kapasitanser i parallell adderes (større porforsinkelse) A B pf C B = 5pF pf pf 36

Portforsinkelse A A B B t PLH t PHL A B A B t PLH t PHL 37

Kritisk vei Worst case forsinkelse / kritisk vei i en krets bestemmes grovt sett av maks. antall porter (nivåer) ett signal må gjennomløpe Nivå Nivå 2 Nivå 3 A n B n S n C n C n- 38

Fanout Fanout: Maksimum antall TTL innganger som kan kobles til en utgang Skyldes at TTL kretser trekker strøm på inngangene 39

Datablad - CD74HC8 Portforsinkelse, inngangskapasitans, fanout osv. finner man i databladet for porten Hullmontert Overflatemontert 4