Sumador cmos

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CIRCUITO SUMADOR CARRY-LOOK-AHEAD
Ing. Uriel Gabriel Zapata Rodríguez Ing. Irving Eduardo Cortes Martinez Materia de Micro y Nanosistemas Tarea Final Maestría en Ciencias en Micro y Nanosistemas Centro de Investigación en Micro y Nanotecnología, MICRONA Facultad de Ingeniería, Campus Boca del Río, Universidad Veracruzana u.g.zapata@gmail.comarácnido_chivas@hotmail.com

1 ABSTRACTO En el presente trabajo se presenta un sumador CLA (Carry Look Ahead, de sus siglas en inglés) En las siguientes secciones se presentan las bases para su comprensión así como su adecuación el software institucional Tanner y su utilería T-Spice para su simulación e armado de Layout así como sus diferentes características y paramatros.

2 INTRODUCCIÓN En electrónica un sumadores un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU, de sus siglas en inglés). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representarnúmeros negativos el sumador se convertirá en un sumador-substractor (Adder-subtracter). La figura 1 muestra un circuito sumador completo junto con una tabla que muestra los resultados de este circuito, las entradas son A, B, y Cin que son las entradas de bits A y B, y Cin es la entrada de acarreo. Por otra parte, la salida es S y Cout es la salida de acarreo

Figura 1. Sumador completo.

Eneste trabajo se realizará el diseño layout de un sumador carry look ahead. Un carry look

ahead adder (CLA) es un tipo de sumador usado en la lógica digital. Un CLA mejora la velocidad al reducir la cantidad de tiempo necesario para sumar bits. Se puede contrastar con el ripple carry adder ya que este último es más simple, pero más lento por lo general, se calcula el bit de acarreo junto con elbit de suma, y hay que esperar hasta que las umaanterior se haya calculado para empezar a calcular su propio resultado y llevar a los bits de acarreo. El CLA calcula uno o más bits antes de realizar la suma, lo que reduce el tiempo de espera para calcular el resultado de los bits de mayor valor.

3

SUMADOR CARRY LOOK AHEAD

Un tipo de sumador anteriormente muy usado era el conocido comoripple carry, el cual era simple su construcción lógica, pero introducía un gran retardo debido a que para realizar la suma, se tenía que esperar a que primero se calculara el carry de la etapa anterior antes de realizar la suma de los bits en cuestión. Para un diseño típico, el retardo a través de una trayectoria de n-bits en el sumador de ripple es aproximadamente el retardo que presentan lascompuertas en la trayectoria, es decir 2n+2 retardos de compuerta. Por ejemplo, para un sumador ripple carry de 16 bits se tendrá un retardo de 34 retardos de compuerta. Los diseñadores de circuitos combinacionales encontraron una solución al retardo presentado por un ripple carry adder, el carry lookahead adder (CLA). Un sumador diseñado bajo el enfoque de un CLA presenta una clara deducción delretardo en la suma bajo el costo del uso de hardware más complejo a comparación de un ripple carry adder. El diseño de un CLA se considera dos partes, el sumador y el generador del acarreo. La primera etapa es denominada partial full adder (PFA) y se muestra en la figura 2. Como se puede notar en dicha figura, existen tres salidas y dos entradas para cada

PFA, las salidas son P, G, S, C. mientrasque las entradas están definidas por B y A. La salida P es llamada la función de propagación y es el resultante de la función: P = A⊕B; cuando P=1, existe un carry propagándose de Ci a Ci+1. Cuando P=0 la propagación a través de la posición del bit se bloquea. La función de G=A⋅B y es llamada la función de generación. Siempre que Ges igual a 1, el acarreo de salida de las posiciones 1,...