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Il sommatore a 4 bit: sommare numeri interi

Con un sommatore completo per colonna si possono sommare numeri di qualunque grandezza. Quattro sommatori completi in catena formano un sommatore a 4 bit: somma due numeri da 0 a 15 e dà una somma di 4 bit più un riporto in uscita per i risultati oltre 15.

Esempi controllati dalla verifica

I numeri sono scritti in decimale: S è la somma senza il riporto, Cout il riporto.

Esempi controllati dalla verifica: Sommatore a 4 bit
ABSCout
0000
1120
3470
78150
96150
15101
1515141
8801
510150
123150
67130
1413111

Come funziona

Funziona esattamente come la somma in colonna sulla carta. Il primo sommatore completo somma i bit più bassi. Il suo riporto entra nel Cin del successivo, e così via fino al bit più alto. L’ultimo riporto in uscita dice se il risultato era troppo grande per 4 bit.

Questo schema si chiama ripple carry (riporto in cascata), perché il riporto si propaga da uno stadio al successivo. È semplice, ma ogni stadio deve aspettare il precedente: per questo i processori veloci usano sommatori più furbi.

In GateLab gli ingressi A e B sono bus a 4 bit. Uno Splitter divide un bus in fili singoli e un altro Splitter riunisce i bit della somma.

Suggerimenti e soluzione

Prova prima da solo. Ogni suggerimento svela un po’ di più.

  1. Dividi ogni bus a 4 bit in bit singoli con uno Splitter.
  2. Collega in catena quattro sommatori completi: il riporto di ciascuno entra nel Cin del successivo.
  3. Costruisci una volta il sommatore completo come circuito a parte (livello “Sommatore completo”), poi usalo quattro volte.
  4. Riunisci i quattro bit della somma in un bus con un altro Splitter.