في الالكترونيات الرقمية يمكن إضافة أرقام ثنائية ثنائية بتات باستخدام نصف الأفعى . وإذا كان تسلسل الإدخال يحتوي على تسلسل من ثلاث بتات ، فيمكن إكمال عملية الإضافة باستخدام أداة ربط كاملة. ولكن إذا كانت أعداد البتات أكثر في تسلسل الإدخال ، فيمكن إكمال العملية باستخدام نصف الأفعى. لأن الأفعى الكامل لا يمكنه إتمام عملية الإضافة. لذلك يمكن التغلب على هذه العوائق باستخدام 'Ripple Carry Adder'. إنه نوع فريد من دائرة المنطق تستخدم لإضافة أرقام N بت في العمليات الرقمية. توضح هذه المقالة نظرة عامة على ما هو ripple-car-adder وتشغيله.

ما هو Ripple Carry Adder؟

هيكل من عدة أدوات تجميع كاملة متتالية بطريقة تعطي نتائج إضافة تسلسل ثنائي n بت. يشتمل هذا adder على إضافات كاملة متتالية في هيكله ، لذلك ، سيتم إنشاء الحمل في كل مرحلة من مراحل adder الكاملة في دائرة أفعى تموج. يتم إعادة توجيه هذه المخرجات في كل مرحلة من مراحل adder الكاملة إلى جهاز adder الكامل التالي ويتم تطبيقها كمدخل محمول عليها. تستمر هذه العملية حتى آخر مرحلة من الأعلاف الكاملة. لذلك ، يتم تموج كل بت إخراج حمل إلى المرحلة التالية من الأفعى الكامل. لهذا السبب ، تم تسميته باسم 'RIPPLE CARRY ADDER'. أهم ميزة في ذلك هي إضافة تسلسل بتات الإدخال سواء كان التسلسل 4 بت أو 5 بت أو أي شيء.

'واحدة من أهم النقاط التي يجب أخذها في الاعتبار في هذا الجهاز المحمول هي أن المخرجات النهائية معروفة فقط بعد إنشاء مخرجات الترحيل بواسطة كل مرحلة من مراحل adder الكاملة وإعادة توجيهها إلى مرحلتها التالية. لذلك سيكون هناك تأخير للحصول على النتيجة باستخدام هذا الجهاز المحمول '.

هناك أنواع مختلفة في الأفعى ذات التموج. هم انهم:

4 بت تموج حمل الأفعى
8 بت تموج الحمل الأفعى
أفعى تموج 16 بت

أولاً ، سنبدأ بـ 4-bit ripple-car-adder ثم 8 بت و 16-bit ripple-car addder.

4 بت Ripple Carry Adder

يمثل الرسم البياني أدناه أفعى تموج 4 بت. في هذا الأفعى ، يتم توصيل أربعة إضافات كاملة في سلسلة. Co هو بتة إدخال الحمل وهو صفر دائمًا. عندما يتم تطبيق هذا الإدخال 'Co' على تسلسلي الإدخال A1 A2 A3 A4 و B1 B2 B3 B4 ثم يتم تمثيل الإخراج بـ S1 S2 S3 S4 وحمل الإخراج C4.

4 بت مخطط RCA

العمل من 4-bit Ripple Carry Adder

لنأخذ مثالاً على تسلسلين إدخال 0101 و 1010. ويمثلان A4 A3 A2 A1 و B4 B3 B2 B1.
وفقًا لمفهوم adder هذا ، يكون حمل الإدخال 0.
عندما يتم تطبيق Ao & Bo على 1 adder الكامل مع الإدخال يحمل 0.
هنا A1 = 1 B1 = 0 Cin = 0
سيتم إنشاء Sum (S1) وحمل (C1) وفقًا لمعادلات Sum and Carry لهذا الأفعى. وفقًا لنظريتها ، فإن معادلة الخرج لـ Sum = A1⊕B1⊕Cin and Carry = A1B1⊕B1Cin⊕CinA1
وفقًا لهذه المعادلة ، بالنسبة لـ 1 adder الكامل S1 = 1 و Carry output ، C1 = 0.
نفس الشيء مثل بتات الإدخال التالية A2 و B2 ، والمخرج S2 = 1 و C2 = 0. هنا النقطة المهمة هي المرحلة الثانية التي يحصل عليها adder الكامل ، أي C1 وهو حمل الإخراج للمرحلة الأولية الكاملة.
مثل هذا سيحصل على تسلسل الإخراج النهائي (S4 S3 S2 S1) = (1 1 1 1) ويحمل الإخراج C4 = 0
هذه هي عملية إضافة تسلسلات إدخال 4 بت عندما يتم تطبيقها على هذا الأفعى المحمول.

8 بت Ripple Carry Adder

يتكون من 8 إضافات كاملة متصلة بشكل متعاقب.
يتم توصيل كل مخرجات تحمل الأفعى الكامل كمدخلات تنقل إلى المرحلة التالية من الأفعى الكامل.
يتم الإشارة إلى تسلسل الإدخال بواسطة (A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8) و (B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8) ويتم الإشارة إلى تسلسل الإخراج ذي الصلة بواسطة (S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8).
إن عملية الإضافة في أداة تموج الحمل ذات 8 بتات هي نفس المبدأ المستخدم في أداة تموج الحمل ذات 4 بتات ، أي أنه سيتم إضافة كل بت من تسلسلين إدخال جنبًا إلى جنب مع حمل الإدخال.
سيستخدم هذا عند إضافة تسلسل رقمين ثنائيين 8 بت.

8bit- تموج-حمل الأفعى

“رموز البوابات المنطقية وجدول الحقيقة ”

16 بت Ripple Carry Adder

يتكون من 16 أداة ربط كاملة متصلة بشكل متتالي.
يتم توصيل كل مخرجات تحمل الأفعى الكامل كمدخلات تنقل إلى المرحلة التالية من الأفعى الكامل.
يتم الإشارة إلى تسلسلات الإدخال بالرمز (A1 ... .. A16) و (B1 ....... B16) ويتم الإشارة إلى تسلسل الإخراج ذي الصلة بالرمز (S1 ......... S16).
إن عملية الإضافة في أداة تموج الحمل ذات 16 بت هي نفس المبدأ الذي يتم استخدامه في إعلان تموج ذو 4 بتات ، أي أن كل بت من تسلسلين للإدخال سيتم إضافته مع حمل الإدخال.
سيستخدم هذا عند إضافة تسلسل رقمين ثنائيين 16 بت.

16 بت-تموج-حمل الأفعى

تموج كاري آدير الحقيقة الجدول

يُظهر جدول الحقيقة أدناه قيم المخرجات للمجموعات المحتملة لجميع المدخلات الخاصة بـ ripple-Carrier-adder.

أ 1	A2	A3	A4	ب 4	ب 3	B2	ب 1	4 س	S3	S2	S1	يحمل “أنواع البطاريات واستخداماتها ”
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0
1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1
1	0	1	0	1	0	1	0	0	1	0	0	1
1	1	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	1
1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	0	0	1
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1

Ripple Carry Adder VHDL Code

VHDL (VHSIC HDL) هي لغة وصف الأجهزة. إنها لغة تصميم رقمية. يتم عرض رمز VHDL لجهاز الحمل هذا أدناه.

مكتبة IEEE
استخدم IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

كيان Ripplecarryadder هو
المنفذ (A: في STD_LOGIC_VECTOR (3 أسفل إلى 0)
ب: في STD_LOGIC_VECTOR (3 أسفل إلى 0)
سين: في STD_LOGIC
S: إخراج STD_LOGIC_VECTOR (3 أسفل إلى 0)
Cout: خارج STD_LOGIC)
نهاية Ripplecarryadder

العمارة السلوكية لـ Ripplecarryadder هي - إعلان مكون كود Adder VHDL الكامل
المكون full_adder_vhdl_code
المنفذ (A: في STD_LOGIC
ب: في STD_LOGIC
سين: في STD_LOGIC
S: خارج STD_LOGIC
Cout: خارج STD_LOGIC)
المكون النهائي

“كيف تصنع محول طاقة ”

- إقرار الحمل الوسيط
إشارة c1 ، c2 ، c3: STD_LOGIC

يبدأ

- Port Mapping Full Adder 4 مرات
FA1: خريطة منفذ full_adder_vhdl_code (A (0) ، B (0) ، Cin ، S (0) ، c1)
FA2: خريطة منفذ full_adder_vhdl_code (A (1) ، B (1) ، c1 ، S (1) ، c2)
FA3: خريطة منفذ full_adder_vhdl_code (A (2)، B (2)، c2، S (2)، c3)
FA4: خريطة منفذ full_adder_vhdl_code (A (3) ، B (3) ، c3 ، S (3) ، Cout)

نهاية السلوك

تموج كاري الأفعى كود فيريلوج

كود فيريلوج هو لغة وصف الأجهزة. يتم استخدامه في الدوائر الرقمية في مرحلة RTL لغرض التصميم والتحقق. يظهر رمز فيريلوج لهذا adder أدناه.

الوحدة النمطية ripple_carry_adder (أ ، ب ، سينما ، سوم ، كوت)
المدخلات [03: 0] أ
المدخلات [03: 0] ب
إدخال سينما
الناتج [03: 0] المجموع
إخراج كوت
سلك [2: 0] ج
fulladd a1 (a [0]، b [0]، cin، sum [0]، c [0])
fulladd a2 (أ [1] ، ب [1] ، ج [0] ، مجموع [1] ، ج [1])
fulladd a3 (أ [2] ، ب [2] ، ج [1] ، مجموع [2] ، ج [2])
fulladd a4 (a [3]، b [3]، c [2]، sum [3]، cout)
الوحدة النهائية
وحدة fulladd (أ، ب، CIN، وخلاصة القول، cout)
المدخلات أ ، ب ، سين
مجموع الإخراج ، كوت
تعيين المبلغ = (أ ^ ب ^ سين)
تعيين cout = ((a & b) | (b & cin) | (a & cin))

تطبيقات Ripple Carry Adder

تتضمن تطبيقات الأفعى المموجة ما يلي.

تُستخدم إضافات الحمل هذه في الغالب بالإضافة إلى تسلسلات إدخال n-bit.
يمكن استخدام أدوات الحمل هذه في معالجة الإشارات الرقمية و المعالجات الدقيقة .

مزايا Ripple Carry Adder

تشمل مزايا جهاز تموج الحمل ما يلي.

يتميز هذا الموضع المحمول بميزة مثل أنه يمكننا إجراء عملية إضافة لتسلسلات n-bit للحصول على نتائج دقيقة.
تصميم هذا الأفعى ليس عملية معقدة.

تموج حمل الأفعى هو بديل عندما لا يؤدي نصف الأفعى والإضافات الكاملة عملية الإضافة عندما تكون تسلسلات بت الإدخال كبيرة. ولكن هنا ، سيعطي الإخراج لأي تسلسل بتات الإدخال مع بعض التأخير. حسب الدوائر الرقمية إذا كانت الدائرة تعطي خرجًا مع تأخير فلن يكون الأفضل. يمكن التغلب على هذا من خلال دائرة أفعى الحمل.