హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ అంటే ఏమిటి: లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించి సర్క్యూట్

ఎలక్ట్రానిక్స్ డొమైన్‌లో, ప్రతి భాగం పనిచేసే అత్యంత కీలకమైన భావన “ లాజిక్ గేట్స్ “. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు, సెన్సార్లు, మారే ప్రయోజనాలు, మైక్రోకంట్రోలర్లు మరియు ప్రాసెసర్లు, గుప్తీకరణ మరియు డిక్రిప్షన్ ప్రయోజనాలు మరియు ఇతరులు వంటి ప్రతి కార్యాచరణలో లాజిక్ గేట్ల భావన అమలు చేయబడుతుంది. వీటితో పాటు, లాజిక్ గేట్స్ యొక్క విస్తృత అనువర్తనాలు కూడా ఉన్నాయి. అడ్డెర్, సబ్‌ట్రాక్టర్, ఫుల్ వంటి లాజిక్ గేట్లు చాలా రకాలు అడ్డెర్ , పూర్తి సబ్‌ట్రాక్టర్, హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ మరియు మరెన్నో. కాబట్టి, ఈ వ్యాసం యొక్క సామూహిక సమాచారాన్ని అందిస్తుంది సగం వ్యవకలన సర్క్యూట్ , సగం వ్యవకలన సత్య పట్టిక , మరియు సంబంధిత అంశాలు.

హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ అంటే ఏమిటి?

సగం వ్యవకలనం గురించి చర్చించడానికి ముందు, బైనరీ వ్యవకలనం గురించి తెలుసుకోవాలి. బైనరీ వ్యవకలనంలో, వ్యవకలనం ప్రక్రియ అంకగణిత వ్యవకలనంతో సమానంగా ఉంటుంది. అంకగణిత వ్యవకలనంలో బేస్ 2 సంఖ్య వ్యవస్థ ఉపయోగించబడుతుంది, బైనరీ వ్యవకలనంలో, బైనరీ సంఖ్యలు వ్యవకలనం కోసం ఉపయోగించబడతాయి. ఫలిత నిబంధనలను వ్యత్యాసంతో సూచించవచ్చు మరియు రుణం తీసుకోవచ్చు.

హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ చాలా అవసరం కాంబినేషన్ లాజిక్ సర్క్యూట్ ఇది ఉపయోగించబడుతుంది డిజిటల్ ఎలక్ట్రానిక్స్ . సాధారణంగా, ఇది ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం లేదా ఇతర మాటలలో, మేము దీనిని లాజిక్ సర్క్యూట్ అని చెప్పగలం. ఈ సర్క్యూట్ రెండు బైనరీ అంకెలు వ్యవకలనం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. మునుపటి వ్యాసంలో, మేము ఇప్పటికే చర్చించాము సగం యాడర్ మరియు పూర్తి యాడర్ సర్క్యూట్ యొక్క భావనలు ఇది గణన కోసం బైనరీ సంఖ్యలను ఉపయోగిస్తుంది. అదేవిధంగా, వ్యవకలనం కోసం వ్యవకలనం సర్క్యూట్ బైనరీ సంఖ్యలను (0,1) ఉపయోగిస్తుంది. సగం వ్యవకలనం యొక్క సర్క్యూట్ రెండుతో నిర్మించవచ్చు లాజిక్ గేట్లు అవి NAND మరియు EX-OR గేట్లు . ఈ సర్క్యూట్ వ్యత్యాసం మరియు అరువు వంటి రెండు అంశాలను ఇస్తుంది.

బైనరీ వ్యవకలనం మాదిరిగా, ప్రధాన అంకె 1, మేము రుణాన్ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, అయితే సబ్‌ట్రాహెండ్ 1 మినియెండ్ 0 కంటే మెరుగైనది మరియు దీని కారణంగా, రుణం అవసరం. కింది ఉదాహరణ రెండు బైనరీ బిట్స్ యొక్క బైనరీ వ్యవకలనాన్ని ఇస్తుంది.

పై వ్యవకలనంలో, రెండు అంకెలను A మరియు B లతో సూచించవచ్చు. ఈ రెండు అంకెలను తీసివేయవచ్చు మరియు ఫలిత బిట్లను తేడాగా మరియు రుణం ఇస్తుంది.

మేము మొదటి రెండు మరియు నాల్గవ వరుసలను గమనించినప్పుడు, ఈ అడ్డు వరుసల మధ్య వ్యత్యాసం, అప్పుడు వ్యత్యాసం మరియు రుణం సమానంగా ఉంటాయి ఎందుకంటే సబ్‌ట్రాహెండ్ మినియుండ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అదేవిధంగా, మేము మూడవ వరుసను గమనించినప్పుడు, మినియుండ్ విలువ సబ్‌ట్రాహెండ్ నుండి తీసివేయబడుతుంది. కాబట్టి వ్యత్యాసం మరియు రుణ బిట్స్ 1 ఎందుకంటే సబ్‌ట్రాహెండ్ అంకె మినియుండ్ అంకె కంటే గొప్పది.

ఈ కాంబినేషన్ సర్క్యూట్ ఎలాంటికైనా అవసరమైన సాధనం డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఇన్‌పుట్‌లు మరియు అవుట్‌పుట్‌ల కలయికలను తెలుసుకోవడానికి. ఉదాహరణకు, వ్యవకలనానికి రెండు ఇన్‌పుట్‌లు ఉంటే, ఫలిత ఉత్పాదనలు నాలుగు అవుతాయి. సగం సబ్‌ట్రాక్టర్ యొక్క o / p దిగువ పట్టికలో పేర్కొనబడింది, ఇది వ్యత్యాస బిట్‌ను సూచిస్తుంది మరియు బిట్ borrow ణం చేస్తుంది. EX-OR లాజిక్ గేట్ మరియు AND గేట్ ఆపరేషన్ వంటి లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా సర్క్యూట్ యొక్క ట్రూత్ టేబుల్ వివరణ చేయవచ్చు, తరువాత NOT గేట్.

ఉపయోగించి సత్య పట్టికను పరిష్కరించడం కె-మ్యాప్ క్రింద చూపబడింది.

సగం వ్యవకలనం కె మ్యాప్

ది సగం వ్యవకలన వ్యక్తీకరణ ట్రూత్ టేబుల్ మరియు కె-మ్యాప్ ఉపయోగించి పొందవచ్చు

తేడా (డి) = ( x’y + xy ')

= x y
రుణం (బి) = x’y

లాజికల్ సర్క్యూట్

ది సగం వ్యవకలన లాజికల్ సర్క్యూట్ లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా వివరించవచ్చు:

• 1 XOR గేట్
• 1 NOT గేట్
• 1 మరియు గేట్

ప్రాతినిధ్యం

హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ లాజికల్ సర్క్యూట్

హాఫ్-సబ్‌ట్రాక్టర్ బ్లాక్ రేఖాచిత్రం

సగం వ్యవకలనం యొక్క బ్లాక్ రేఖాచిత్రం పైన చూపబడింది. దీనికి రెండు ఇన్‌పుట్‌లు అవసరం అలాగే రెండు అవుట్‌పుట్‌లు ఇస్తాయి. ఇక్కడ ఇన్‌పుట్‌లు A & B తో సూచించబడతాయి మరియు అవుట్‌పుట్‌లు తేడా మరియు రుణాలు.

పై సర్క్యూట్‌ను EX-OR & NAND గేట్లతో రూపొందించవచ్చు. ఇక్కడ, AND మరియు NOT గేట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా NAND గేట్ నిర్మించవచ్చు. కాబట్టి సగం సబ్‌ట్రాక్టర్ సర్క్యూట్ చేయడానికి మాకు మూడు లాజిక్ గేట్లు అవసరం, అవి EX-OR గేట్, NOT గేట్ మరియు NAND గేట్.

AND మరియు NOT గేట్ కలయిక NAND గేట్ అనే వేరే మిశ్రమ గేటును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. Ex-OR గేట్ అవుట్పుట్ డిఫరెన్స్ బిట్ మరియు NAND గేట్ అవుట్పుట్ అదే ఇన్పుట్లకు A & B కోసం బారో బిట్ అవుతుంది.

మరియు గేట్

AND- గేట్ అనేది ఒక రకమైన డిజిటల్ లాజిక్ గేట్, ఇది బహుళ ఇన్‌పుట్‌లు మరియు ఒకే అవుట్‌పుట్‌తో ఉంటుంది మరియు ఇన్‌పుట్‌ల కలయికల ఆధారంగా ఇది తార్కిక సంయోగాన్ని చేస్తుంది. ఈ గేట్ యొక్క అన్ని ఇన్పుట్లు ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, అవుట్పుట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది లేకపోతే అవుట్పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది. సత్య పట్టికతో AND గేట్ యొక్క లాజిక్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.

మరియు గేట్ మరియు ట్రూత్ టేబుల్

నాట్ గేట్

NOT- గేట్ అనేది ఒక రకమైన డిజిటల్ లాజిక్ గేట్, ఇది ఒకే ఇన్పుట్ మరియు ఇన్పుట్ ఆధారంగా అవుట్పుట్ రివర్స్ అవుతుంది. ఉదాహరణకు, NOT గేట్ యొక్క ఇన్పుట్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు అవుట్పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది. సత్య పట్టికతో NOT- గేట్ యొక్క తర్కం రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది. ఈ రకమైన లాజిక్ గేట్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, మేము NAND మరియు NOR గేట్లను అమలు చేయవచ్చు.

గేట్ మరియు ట్రూత్ టేబుల్ కాదు

మాజీ- OR గేట్

ఎక్స్‌క్లూజివ్- OR లేదా EX-OR గేట్ అనేది 2-ఇన్‌పుట్‌లు & సింగిల్ అవుట్‌పుట్‌తో ఒక రకమైన డిజిటల్ లాజిక్ గేట్. ఈ లాజిక్ గేట్ యొక్క పని OR గేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ గేట్ యొక్క ఇన్పుట్లలో ఎవరైనా ఎక్కువగా ఉంటే, అప్పుడు EX-OR గేట్ యొక్క అవుట్పుట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది. EX-OR యొక్క గుర్తు మరియు సత్య పట్టిక క్రింద చూపించబడ్డాయి.

XOR గేట్ మరియు ట్రూత్ టేబుల్

నంద్ గేట్ ఉపయోగించి హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ సర్క్యూట్

సబ్‌ట్రాక్టర్ రూపకల్పన ద్వారా చేయవచ్చు లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించడం NAND గేట్ & Ex-OR గేట్ వంటిది. ఈ సగం సబ్‌ట్రాక్టర్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించడానికి, వ్యత్యాసం మరియు రుణం అనే రెండు భావనలను మనం తెలుసుకోవాలి.

నంద్ గేట్ ఉపయోగించి హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ సర్క్యూట్

మేము జాగ్రత్తగా పర్యవేక్షిస్తే, ఈ సర్క్యూట్ ద్వారా అమలు చేయబడిన వివిధ రకాల ఆపరేషన్లు EX-OR గేట్ ఆపరేషన్‌కు ఖచ్చితంగా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. అందువల్ల, వ్యత్యాసం చేయడానికి మేము EX-OR గేట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. అదే విధంగా, AND- గేట్ మరియు నాట్-గేట్ వంటి లాజిక్ గేట్ల మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా సగం యాడర్ సర్క్యూట్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన రుణాన్ని పొందవచ్చు.

నిర్మాణానికి 5 NOR గేట్లు అవసరమయ్యే NOR గేట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా కూడా ఈ HS ను రూపొందించవచ్చు. NOR గేట్లను ఉపయోగించి సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం సగం వ్యవకలనం ఇలా చూపబడింది:

నార్ గేట్స్ ఉపయోగించి హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్

ట్రూత్ టేబుల్

VHDL మరియు టెస్ట్బెంచ్ కోడ్

సగం వ్యవకలనం కోసం VHDL కోడ్ ఈ క్రింది విధంగా వివరించబడింది:

లైబ్రరీ IEEE

IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ఉపయోగించండి

IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ఉపయోగించండి

IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ఉపయోగించండి

ఎంటిటీ హాఫ్_సబ్ 1

పోర్ట్ (a: STD_LOGIC లో

b: STD_LOGIC లో

HS_Diff: STD_LOGIC అవుట్

HS_Borrow: STD_LOGIC అవుట్)

ముగింపు హాఫ్_సబ్ 1

ఆర్కిటెక్చర్ హాఫ్_సబ్ 1 యొక్క ప్రవర్తన

ప్రారంభం

HS_Diff<=a xor b

HS_Borrow<=(not a) and b

ది HS కోసం టెస్ట్బెంచ్ కోడ్ క్రింద వివరించబడింది:

లైబ్రరీ IEEE

USE ieee.std_logic_1164.ALL

ENTITY HS_tb IS

END HS_tb

HS_tb యొక్క ఆర్కిటెక్చర్ HS_tb IS

కాంపోనెంట్ హెచ్ఎస్

PORT (a: IN std_logic

b: IN std_logic

HS_Diff: OUT std_logic

HS_Borrow: OUT std_logic

)

ముగింపు భాగం

సిగ్నల్ a: std_logic: = ‘0’

సిగ్నల్ b: std_logic: = ‘0’

సిగ్నల్ HS_Diff: std_logic

సిగ్నల్ HS_Borrow: std_logic

ప్రారంభించండి

క్రొత్తది: HS పోర్ట్ మ్యాప్ (

a => a,

b => బి,

HS_Diff => HS_Diff,

HS_borrow => HS_borrow

)

stim_proc: ప్రక్రియ

ప్రారంభం

కు<= ‘0’

బి<= ‘0’

30 ఎన్ఎస్ కోసం వేచి ఉండండి

కు<= ‘0’

బి<= ‘1’

30 ఎన్ఎస్ కోసం వేచి ఉండండి

కు<= ‘1’

బి<= ‘0’

30 ఎన్ఎస్ కోసం వేచి ఉండండి

కు<= ‘1’

బి<= ‘1’

వేచి ఉండండి

ముగింపు ప్రక్రియ

END

హాఫ్ సబ్‌ట్రాక్టర్ ఉపయోగించి పూర్తి సబ్‌ట్రాక్టర్

పూర్తి సబ్‌ట్రాక్టర్ అనేది రెండు బిట్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా వ్యవకలనం కార్యాచరణను నిర్వహించే కాంబినేషన్ పరికరం మరియు ఇది మినియుండ్ మరియు సబ్‌ట్రాహెండ్. సర్క్యూట్ మునుపటి అవుట్పుట్ను తీసుకుంటుంది మరియు ఇది రెండు అవుట్పుట్లతో మూడు ఇన్పుట్లను కలిగి ఉంటుంది. మూడు ఇన్‌పుట్‌లు మినియెండ్, సబ్‌ట్రాహెండ్ మరియు మునుపటి అవుట్పుట్ నుండి స్వీకరించబడిన ఇన్‌పుట్, ఇది రుణం మరియు రెండు అవుట్‌పుట్‌లు తేడా మరియు రుణం.

పూర్తి వ్యవకలన తార్కిక రేఖాచిత్రం

కోసం సత్య పట్టిక పూర్తి వ్యవకలనం ఉంది

పై సత్య పట్టికతో, సగం సబ్‌ట్రాక్టర్లను ఉపయోగించి పూర్తి సబ్‌ట్రాక్టర్ అమలు కోసం లాజికల్ రేఖాచిత్రం యాడ్ సర్క్యూట్స్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది:

HS ఉపయోగించి పూర్తి వ్యవకలనం

హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులు

సగం వ్యవకలనం యొక్క ప్రయోజనాలు:

• ఈ సర్క్యూట్ అమలు మరియు నిర్మాణం సరళమైనది మరియు సులభం
• ఈ సర్క్యూట్ డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్‌లో కనీస శక్తిని వినియోగిస్తుంది
• గణన కార్యాచరణలను మెరుగైన వేగ రేటుతో చేయవచ్చు

ఈ కాంబినేషన్ సర్క్యూట్ యొక్క పరిమితులు:

అనేక కార్యకలాపాలు మరియు కార్యాచరణలలో సగం వ్యవకలనం యొక్క విస్తృతమైన అనువర్తనాలు ఉన్నప్పటికీ, కొన్ని పరిమితులు ఉన్నాయి మరియు అవి:

• మునుపటి ఉత్పాదనల నుండి సగం వ్యవకలన సర్క్యూట్లు 'బారో-ఇన్' ను అంగీకరించవు, ఇక్కడ ఇది ఈ సర్క్యూట్ యొక్క కీలకమైన లోపం
• అనేక నిజ-సమయ అనువర్తనాలు అనేక సంఖ్యలో బిట్ల వ్యవకలనంపై పనిచేస్తున్నందున, సగం తీసివేసే పరికరాలు అనేక బిట్‌లను తీసివేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండవు

హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ యొక్క అనువర్తనాలు

సగం వ్యవకలనం యొక్క అనువర్తనాలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• ఆడియో లేదా రేడియో సిగ్నల్స్ యొక్క శక్తిని తగ్గించడానికి హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది
• ఇది అవుతుంది యాంప్లిఫైయర్లలో ఉపయోగిస్తారు ధ్వని వక్రీకరణను తగ్గించడానికి
• సగం వ్యవకలనం ప్రాసెసర్ యొక్క ALU లో ఉపయోగించబడుతుంది
• ఆపరేటర్లను పెంచడానికి మరియు తగ్గించడానికి ఇది ఉపయోగపడుతుంది మరియు చిరునామాలను కూడా లెక్కిస్తుంది
• తక్కువ ముఖ్యమైన కాలమ్ సంఖ్యలను తీసివేయడానికి హాఫ్ సబ్ట్రాక్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. బహుళ-అంకెల సంఖ్యల వ్యవకలనం కోసం, దీనిని LSB కోసం ఉపయోగించవచ్చు.

అందువల్ల, పై సగం వ్యవకలన సిద్ధాంతం నుండి, చివరికి, ఈ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా మనం ఒక బైనరీ బిట్ నుండి మరొకటి నుండి తీసివేసి, తేడా మరియు రుణాలు వంటి ఫలితాలను అందించవచ్చు. అదేవిధంగా, మేము NAND గేట్స్ సర్క్యూట్ మరియు NOR గేట్లను ఉపయోగించి సగం సబ్ట్రాక్టర్ను రూపొందించవచ్చు. తెలుసుకోవలసిన ఇతర భావనలు ఏమిటి సగం వ్యవకలన వెరిలోగ్ కోడ్ మరియు RTL స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రాన్ని ఎలా గీయవచ్చు?