
[논리회로설계실험] 1bit full adder & 4bit full adder (logic gate 구현)(성균관대)
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[논리회로설계실험] 1bit full adder & 4bit full adder (logic gate 구현)(성균관대)
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2024.06.12
문서 내 토픽
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1. Full AdderFull adder는 가산기로 입력된 값의 합을 이진수로 표현하고 남는 값은 C를 통해 내보내는 기능을 한다. 1bit full adder에서는 A, B, Cin을 입력 받고 Sum으로 출력하며, Cin은 남는 값을 내보내는 역할을 한다. 4bit full adder는 1bit full adder를 모듈화하여 병렬로 4개 연결하고 새로운 A[n], B[n]의 값을 입력 받아 최종적인 값을 도출한다. 이를 통해 full adder는 모든 비트수에 대해 사용 가능하다는 것을 알 수 있다.
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2. 1bit Full Adder 구현1bit full adder의 경우 dataflow와 gatelevel로 구현하였다. dataflow 형식이 Boolean expression으로 표현하기에 직관적이고 한 눈에 보기 쉬웠다.
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3. 4bit Full Adder 구현4bit full adder는 gatelevel로 구현하였는데, 앞의 값에서 연속적으로 이어 진행하는 연산이다보니 비교적 gatelevel로 구현하는 것이 다른 형식에 비해 직관적이고 코드를 짜기에 알맞았다. 1bit full adder 모듈을 반복적으로 이용하여 구조를 가시적으로 파악할 수 있었고, 해당 모듈에서 발생한 오류를 한 눈에 찾기가 편리했다.
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1. Full AdderA full adder is a digital circuit that performs the addition of three binary digits (bits) - the two bits being added and a carry bit from the previous less significant stage. It is an essential component in digital electronics and computer processors, as it forms the building block for larger arithmetic logic units (ALUs) and other complex arithmetic operations. The full adder takes two binary inputs (A and B) and a carry-in (Cin) from the previous less significant stage, and produces two outputs - the sum (S) and the carry-out (Cout) to the next more significant stage. The truth table and Boolean expressions for a full adder demonstrate its functionality in adding binary digits and propagating the carry. Full adders are widely used in various digital applications, from simple calculators to complex microprocessors, playing a crucial role in performing arithmetic operations efficiently and accurately.
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2. 4bit Full Adder implementationImplementing a 4-bit full adder is a more complex task compared to a 1-bit full adder, but it follows a similar approach. The key steps in implementing a 4-bit full adder include: 1. Constructing four 1-bit full adder modules, each responsible for adding the corresponding bits (A0-B0, A1-B1, A2-B2, A3-B3) and propagating the carry. 2. Connecting the carry-out of the least significant 1-bit full adder to the carry-in of the next more significant 1-bit full adder, creating a ripple carry structure. 3. Combining the sum outputs of the four 1-bit full adders to form the final 4-bit sum output. 4. Connecting the carry-out of the most significant 1-bit full adder as the carry-out of the entire 4-bit full adder. The implementation of a 4-bit full adder can be further optimized by using carry-look-ahead techniques, which reduce the propagation delay of the carry signal and improve the overall performance of the adder. The 4-bit full adder is a crucial component in larger arithmetic logic units (ALUs) and is widely used in digital systems, such as microprocessors, digital signal processors, and various other applications that require efficient and accurate arithmetic operations on multi-bit data. Understanding the design and implementation of a 4-bit full adder is essential for students and engineers working in the field of digital electronics and computer architecture.
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논리회로설계실험 3주차 Adder 설계1. 1-bit Full Adder 이번 실습에서는 1-bit full adder를 dataflow modeling과 gate-level modeling 두 가지 방법으로 직접 구현해 보았습니다. truth table과 Karnaugh map을 이용해 구한 Boolean expression을 바탕으로 구현하였으며, 이를 통해 adder의 작동 방식을 더 깊...2025.05.15 · 공학/기술
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아날로그및디지털회로설계실습_4bit-Adder_결과보고서1. 2-Bit Adder 회로 설계 본 설계실습은 2-Bit Adder 설계, 측정, 분석하는 실험이었습니다. Full Adder 두 개를 연결하여 2-Bit를 계산할 수 있는 회로를 설계하였고, 회로도는 다음과 같습니다. 검산을 위해 2Bit Adder의 각 출력 부분들의 불리언식과, 이진 덧셈식을 구하였습니다. 이 식들로 측정값을 검산 해본 결과 정확...2025.05.05 · 공학/기술
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서강대학교 디지털논리회로실험 5주차 - 비교 및 연산 회로1. 비교 회로 비교 회로는 XOR gate와 AND gate를 이용해 입력받은 두 2진수를 비교한 후 두 수가 같은지 다른지 결과로 출력해준다. 물론 XOR gate의 수를 늘려서 비교하는 입력의 개수를 (2*XOR)개의 꼴로 늘릴 수 있다. 그리고 두 수 중 어떤 것이 더 큰지 비교한 후 출력해주는 magnitude comparator라는 비교회로도 있...2025.01.20 · 공학/기술
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[A+, 에리카] 2021-1학기 논리설계및실험 Half Adder, Full Adder 실험결과보고서1. 아날로그와 디지털의 차이 아날로그는 연속적인 값이지만 디지털은 불연속적인 값이다. 따라서 디지털은 아날로그에 비해 장점이 많다. 특히 논리적이고, 계산이 가능한 쉬운 모델로 설계가 용이하기에 아날로그보다 디지털을 이용하여 대부분의 설계가 이루어짐을 알 수 있다. 2. 논리회로의 종류 논리회로에는 논리 게이트를 이용하여 구성된 논리회로, 오로지 입력에 ...2025.05.01 · 공학/기술
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Semiconductor Device and Design1. CMOS process design rules CMOS 설계 규칙은 특정 공정을 사용하여 제조할 회로의 물리적 마스크 레이아웃이 준수해야 하는 일련의 기하학적 제약 조건 또는 규칙입니다. 주요 목적은 가능한 한 작은 실리콘 영역을 사용하면서도 전반적인 수율과 신뢰성을 달성하는 것입니다. 이러한 규칙에는 금속 및 폴리-Si 상호 연결과 같은 최소 허용 ...2025.05.10 · 공학/기술
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디지털시스템설계실습_HW_WEEK121. 32-bit ALU 설계 이번 실습에서는 32비트 ALU(Arithmetic Logic Unit)를 설계하고 구현하였습니다. 하위 모듈인 Full Adder, ALU_1, ALU_2를 구현한 후 이를 활용하여 32비트 ALU Top Module과 Pipeline Top Module을 구현하였습니다. 다양한 ALU 연산(AND, OR, ADD, SUB,...2025.05.09 · 공학/기술