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TeX
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\section{Einfache Hardwarekomponente}
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\subsection{Multiplexer und Demultiplexer}
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Multiplexer ermöglichen das durch Steuersignale gewählte Aufschalten eines Eingangssignal aus mehreren möglichen:
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.25\textwidth]{images/Multiplexer.jpg}
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\end{center}
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Demultiplexer nehmen Daten aus einem einzigen Kanal und verteilen es auf einen beliebigen Ausgang.
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.25\textwidth]{images/Demultiplexer.jpg}
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\end{center}
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\subsection{Halb- und Volladdierer}
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Halbaddierer sind Rechenschaltungen, die zwei Dualzahlen addieren. Ausgänge: SUM (Summe), CO (Carry, Übertrag)
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.25\textwidth]{images/Halbaddierer.jpg}
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\end{center}
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Volladdierer haben einen zusätzlichen Eingang CI (Carry in), dieser ermöglicht das Bilden von Mehrbit-Addierer.
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.25\textwidth]{images/Volladdierer.jpg}
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\end{center}
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\subsection{Mehrbit-Addierer (Paralleladdierer)}
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Ein \emph{Paralleladdierer} in Normalform ist sehr aufwendig zu realisieren, da $\sim n \cdot 2^{2n - 1}$ Min-/Maxterme verknüpft werden müssen. \emph{Vorteil}: Laufzeit unabhängig von Stellenanzahl \medskip
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Ein \emph{Ripple-Carry Addierer} ist eine Kaskadierung von Volladdierer. Einfach skalierbar, leidet aber am 'ripple' Effekt, d.h. Laufzeiten addieren sich auf. \medskip
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Der \emph{Carry-Look-Ahead Addierer} kombiniert die Vorteil der beiden, d.h. man kaskadiert die Addierer, aber berechnet die Überträge parallel zur Summenbildung. (Berechnungsaufwand linear zur Stellenanzahl, aber Laufzeit konstant)
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\subsubsection{Ripple-Carry Addierer mit Subtraktion}
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Die Subtraktion erfolgt durch Bildung des 2er-Komplement:
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.32\textwidth]{images/AddSub.jpg}
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\end{center}
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\subsection{Hardware Multiplizierer}
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Folgt dem Prinzip der Bitweisen Multiplikation. Besteht aus folgender Basiszelle:
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\begin{center}
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\includegraphics[width = 0.32\textwidth]{images/HardwareMult.jpg}
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\end{center}
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Die Multiplikation mit negativen Zahlen im 2er-Komplement ist eher schwierig. Eine Möglichkeit ist der iterative Booth Algorithmus.
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