加法和减法是数字系统、控制系统和数字信号处理中的基本操作。这些系统通过提供精确和快速的运算而受到加法器和减法器的影响。加法器和减法器在数字系统中发挥着重要作用,因为它们在乘法、减法和除法等其他数字运算中有着广泛的应用。因此,提高它们的性能将促进电路中二进制运算的执行。数字电路的性能可以通过评估其工作速度、布局面积和功耗来估计。本文讨论了并行加法器和并行减法器的概述。


什么是并行加法器和并行减法器?

并行加法器和并行减法器主要讨论其定义、工作原理、优缺点。

什么是并行加法器?

一种数字电路,用于将两个二进制数相加,即i/p进位,其中一位的长度大于另一位,并与等效的位对并行操作。并行加法器的布置可以通过在链模型中布置全加法器(FA)来完成,其中来自每个全加法器(FA1)的进位o/p可以链接到链内的下一个全加法器(FA2)的进位i/p。并行加法器的示意图如下所示。

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并行加法器

n位并行加法器的操作可以通过使用n个全加法器来完成。类似地,对于2位并行加法器,需要两个加法器。通常,这些加法器包括进位超前逻辑,以确保进位在下一阶段的加法中的传播不会限制加法的速度。

并行加法器的工作

上面显示了并行加法器的示意图。其中,第一个全加法器(如FA1),和(如“S1”)可以通过将A1和B1与进位“C1”相加来生成。“C2”进位连接到链中的第二个加法器。

之后,类似FA2的第二个全加法器使用“C2”进位位插入A2和B2输入位,以产生总和S2和C3进位。类似地,该过程继续用于剩余的全加法器,直到第n个全加法器使用Cn进位位来插入其输入,如An和Bn,以产生具有Cout的o/p的最后一位(最后一个进位位)。

什么是并行减法器?

用于计算两个二进制位对之间的算术差的数字电路被称为并行减法器。这里,在二进制比特中,一个比特的长度高于其他比特的长度。这个减法器的设计可以用不同的方式来完成,比如所有全减法器或半全减法器的组合,或者所有FA与减数补码的i/p的组合。并行减法器的示意图如下所示。

Parallel-Subtractor
并行减法器

在n位并行减法器中,可以通过级联n个完整的减法器来实现所需的o/p。其连接方式类似于4位并行加法器。可以从每个比特到其并行比特来进行这一减法。如果生成了借位,那么它会在全减法器的级联过程中传播。

并行减法器的工作

如上面的并行减法器图所示,减法器可以被安排为具有减数补码i/p的所有FA的组合。

减法的过程可以通过考虑被减数与减数2的补码相加来完成。这样就可以进行并行减法运算。

一个数字的2的补码可以通过将二进制数转换为1的补码来完成。这里1的补码是对二进制数取反。这里,通过将1加到1的补码的LSB位,可以获得2的补码。

通过使用逻辑门,“B”的1的补码可以通过NOT逻辑门获得&“1”在整个进位中相加,得到“B”2的补码。此外,它被添加到“A”中以执行算术减法。

此过程将持续到最后一个全加法器,如“FAn”,它利用进位位“Cn”将其i/p“An”以及“Bn”的2补码包括在内,以产生具有最终进位位“Cout”的最终o/p位。

优势

这个并行加法器和减法器的优点包括以下内容。

  • 与串行加法器或减法器相比,这种加法器或减法机的操作更快。
  • 加法所需的时间并不取决于位数。
  • 其中的所有位都是一次相加或相减的,因此o/p将是并行形式。
  • 它并不昂贵。
  • 与串行对等设备相比,这些更快。

并行加法器/并行减法器的缺点

这个并行加法器和减法器的缺点包括以下内容。

  • 在链式过程中,每个完整的加法器必须等待前一个加法器的进位。
  • 链过程中的每个加法器/减法器都会立即获得其端口的输入。但是,像进位或借位这样的端口直到上一个加法器/减法器完成它们的过程才获得它们的i/ps。
  • 因此,一旦FA或完整减法器的数量增加,就会出现延迟,从而使其相加。
  • 它不包括添加过程中的早期进位。
  • 因此,它不适合在多位加法中使用级联。
  • 一旦FA被用于链布置中,那么输出驱动的能力就可以降低。

常见问题解答

1). 加法器是什么?

一种用于进行数字加法运算的数字电路

2). 什么是减法器?

一种电子逻辑电路,用于计算两个二进制数之间的差异。

3). 加法器有哪些不同类型?

它们是半加法器、全加法器和多位加法器。

4). 什么是多位加法器?

它们是串行加法器和并行加法器。

因此,这一切都是关于并行加法器和减法器的概述,以及它们的优点和缺点。加法器和减法器被广泛用于计算机的算术逻辑单元中计算加法,以及用于图形应用的CPU和GPU中,以降低电路的复杂性。这里有一个问题,加法器和减法器之间的区别是什么?