KR100278992B1 - Full adder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전가산기에 관한 것으로, 보다 적은 수의 트랜지스터 만으로 전가산기를 구성함으로써 전가산기를 포함하는 집적회로의 칩 레이아웃 면적을 감소시키는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a full adder, and an object thereof is to reduce the chip layout area of an integrated circuit including the full adder by configuring the full adder with only a few transistors.
본 발명에 따른 전가산기는, 제 1 및 제 2 논리 게이트와 캐리 발생부, 섬 발생부를 포함하여 이루어진다. 제 1 논리 게이트는 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 입력받고, 제 1 입력신호와 제 2 입력신호 가운데 적어도 하나의 논리값이 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다. 제 2 논리 게이트는 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 입력받고, 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 논리값이 모두 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다. 캐리 발생부는 제 1 논리 게이트의 출력을 풀 업 제어신호로 사용하고, 제 2 논리 게이트의 출력을 풀 다운 제어신호로 사용하며 입력캐리신호의 반전된 신호가 클럭 신호로 사용된다. 섬 발생부는 제 3 논리 게이트와 제 1 내지 제 3 전송수단, 인버터를 포함하여 이루어진다. 제 3 논리 게이트는 제 1 논리 게이트의 출력의 논리값이 0이고, 제 2 논리 게이트의 출력의 논리값이 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다. 제 1 전송수단은 제 3 논리 게이트의 출력을 입력받고, 입력캐리신호의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 2 전송수단은 입력캐리신호를 입력받고, 제 3 논리 게이트의 출력의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 3 전송수단은 입력캐리신호의 반전된 신호를 입력받고, 제 3 논리 게이트의 출력의 논리값이 1일 때 턴 온된다. 인버터는 제 1 내지 제 3 전송수단의 출력을 입력받아 이를 반전시켜서 섬 신호로서 출력한다.The full adder according to the present invention includes the first and second logic gates, a carry generator, and an island generator. The first logic gate receives the first input signal and the second input signal, and generates an output of logic value 0 when at least one of the first input signal and the second input signal is one. The second logic gate receives the first input signal and the second input signal, and generates an output of logic value 0 when the logic values of the first input signal and the second input signal are all one. The carry generator uses the output of the first logic gate as the pull-up control signal, the output of the second logic gate as the pull-down control signal, and the inverted signal of the input carry signal is used as the clock signal. The island generator includes a third logic gate, first to third transfer means, and an inverter. The third logic gate generates an output of logic value 0 when the logic value of the output of the first logic gate is zero and the logic value of the output of the second logic gate is one. The first transmission means receives the output of the third logic gate and is turned on when the logic value of the input carry signal is zero. The second transmission means receives an input carry signal and is turned on when the logic value of the output of the third logic gate is zero. The third transmission means receives the inverted signal of the input carry signal and is turned on when the logic value of the output of the third logic gate is one. The inverter receives the output of the first to third transmission means, inverts it and outputs it as an island signal.
Description
본 발명은 전가산기(Full Adder)에 관한 것으로, 가산하고자 하는 두 입력신호와 앞단의 캐리신호를 입력받아 섬 신호와 새로운 캐리신호를 발생시키는 전가산기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a full adder. The present invention relates to a full adder configured to generate two island signals and a new carry signal by receiving two input signals and a carry signal of a preceding stage.
일반적으로 전가산기는 두 개의 반가산기(Half Adder)의 가산 결과를 이용하여 새로운 섬 신호와 캐리신호를 발생시키도록 이루어진다. 이와 같은 종래의 일반적인 전가산기의 블록도를 도 1(a)에 나타내었다.In general, the full adder is configured to generate a new island signal and a carry signal by using the addition result of two half adders. A block diagram of such a conventional general full adder is shown in Fig. 1 (a).
도 1(a)의 전가산기는 두 개의 반가산기(102)(104)와 오어 게이트(106)로 구성된다. 첫 번째 반가산기(102)에는 가산하고자 하는 두 입력신호(A)(B)가 입력되고, 이 두 입력신호(A)(B)의 1차 가산결과(S1)는 두 번째 반가산기(104)에 입력된다. 이 두 번째 반가산기(104)에는 이전의 가산단계에서 발생한 입력캐리신호(C(n-1))가 입력되어 첫 번째 반가산기(104)의 1차 가산결과(S1)와 함께 가산된다. 이 두 번째 반가산기(104)에서는 최종 가산결과인 섬 신호(SUM(n))가 출력된다. 이와 같은 각각의 반가산기(102)(104)에서 발생한 두 개의 캐리신호(C1)(C2)는 오어 게이트(106)에 입력된다. 이 오어 게이트(106)의 출력이 최종 출력캐리신호(C(n))이다.The full adder of FIG. 1A consists of two half adders 102 and 104 and an OR gate 106. Two input signals A and B to be added are input to the first half adder 102, and the first addition result S1 of these two input signals A and B is input to the second half adder 104. do. The second half adder 104 is input with an input carry signal C (n-1) generated in the previous addition step and added together with the first addition result S1 of the first half adder 104. The second half adder 104 outputs an island signal SUM (n) which is the final addition result. Two carry signals C1 and C2 generated by each of the half adders 102 and 104 are input to the OR gate 106. The output of this OR gate 106 is the final output carry signal C (n).
도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 반가산기(102)의 논리 회로도이다. 반가산기(102)는 배타적 오어 게이트(108)와 앤드 게이트(110)로 구성된다. 배타적 오어 게이트(108)와 앤드 게이트(110)에는 가산하고자 하는 두 입력신호(A)(B)가 입력된다. 배타적 오어 게이트(108)에서는 가산결과(S1)가 출력되고, 앤드 게이트(110)에서는 1차 캐리신호(C1)가 출력된다.FIG. 1B is a logic circuit diagram of the half adder 102 shown in FIG. Half adder 102 is comprised of an exclusive or gate 108 and an end gate 110. Two input signals A and B to be added are input to the exclusive OR gate 108 and the AND gate 110. The addition result S1 is output at the exclusive OR gate 108, and the primary carry signal C1 is output at the AND gate 110.
도 1(a)의 두 번째 반가산기(104) 역시 도 1(b)의 반가산기와 동일한 구조를 갖는데, 다만 출력되는 신호가 섬 신호(SUM(n))와 출력캐리신호(C(n))인 것이 다르다.The second half adder 104 of FIG. 1 (a) also has the same structure as the half adder of FIG. 1 (b), except that the output signal is an island signal SUM (n) and an output carry signal C (n). Is different.
이와 같은 종래의 전가산기를 구성하는데 필요한 트랜지스터의 수를 계산하여 보면 다음과 같다. 배타적 오어 게이트는 두 개의 앤드-오어-인버터(AOI) 구조를 갖기 때문에 모두 12개의 트랜지스터가 요구된다. 앤드 게이트의 경우에는 낸드 게이트와 인버터로 구성되므로 모두 6개의 트랜지스터가 필요하다. 즉, 하나의 반가산기를 구성하기 위해서는 기본적으로 18개의 트랜지스터가 필요하다.The number of transistors required to construct such a conventional full adder is calculated as follows. Exclusive or gates have two end-or-inverter (AOI) structures, requiring a total of 12 transistors. And gate is composed of NAND gate and inverter, so all six transistors are needed. That is, 18 transistors are basically required to configure one half adder.
하나의 전가산기는 모두 두 개의 반가산기로 구성되므로, 이것만으로 36개의 트랜지스터가 요구되며, 여기에 출력캐리신호를 발생시키는 오어 게이트를 구성하기 위하여 6개의 트랜지스터가 추가되므로 모두 42개의 트랜지스터가 필요하다.Since one full adder is composed of two half adders, 36 transistors are required alone, and 42 transistors are required because six transistors are added to form an OR gate for generating an output carry signal.
전가산기는 집적회로에서는 매우 많이 사용되는 회로이기 때문에 전가산기의 트랜지스터의 수는 집적회로의 칩 레이아웃 면적을 증가시키는 중요한 원인이 된다. 따라서 전가산기를 구성하는 트랜지스터의 수를 줄이면 집적회로의 칩 레이아웃 면적을 크게 감소시킬 수 있는 것이다.Since the full adder is a very popular circuit in an integrated circuit, the number of transistors in the full adder is an important cause for increasing the chip layout area of the integrated circuit. Therefore, if the number of transistors constituting the full adder is reduced, the chip layout area of the integrated circuit can be greatly reduced.
따라서 본 발명은 보다 적은 수의 트랜지스터 만으로 전가산기를 구성함으로써 전가산기를 포함하는 집적회로의 칩 레이아웃 면적을 감소시키는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the chip layout area of an integrated circuit including a full adder by configuring the full adder with only a few transistors.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 전가산기는, 제 1 및 제 2 논리 게이트와 캐리 발생부, 섬 발생부를 포함하여 이루어진다.The full adder according to the present invention for this purpose comprises a first and a second logic gate, a carry generator, and an island generator.
제 1 논리 게이트는 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 입력받고, 제 1 입력신호와 제 2 입력신호 가운데 적어도 하나의 논리값이 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다.The first logic gate receives the first input signal and the second input signal, and generates an output of logic value 0 when at least one of the first input signal and the second input signal is one.
제 2 논리 게이트는 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 입력받고, 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 논리값이 모두 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다.The second logic gate receives the first input signal and the second input signal, and generates an output of logic value 0 when the logic values of the first input signal and the second input signal are all one.
캐리 발생부는 제 1 논리 게이트의 출력을 풀 업 제어신호로 사용하고, 제 2 논리 게이트의 출력을 풀 다운 제어신호로 사용하며 입력캐리신호의 반전된 신호가 클럭 신호로 사용된다.The carry generator uses the output of the first logic gate as the pull-up control signal, the output of the second logic gate as the pull-down control signal, and the inverted signal of the input carry signal is used as the clock signal.
섬 발생부는 제 3 논리 게이트와 제 1 내지 제 3 전송수단, 인버터를 포함하여 이루어진다. 제 3 논리 게이트는 제 1 논리 게이트의 출력의 논리값이 0이고, 제 2 논리 게이트의 출력의 논리값이 1일 때 논리값 0의 출력을 발생시킨다. 제 1 전송수단은 제 3 논리 게이트의 출력을 입력받고, 입력캐리신호의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 2 전송수단은 입력캐리신호를 입력받고, 제 3 논리 게이트의 출력의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 3 전송수단은 입력캐리신호의 반전된 신호를 입력받고, 제 3 논리 게이트의 출력의 논리값이 1일 때 턴 온된다. 인버터는 제 1 내지 제 3 전송수단의 출력을 입력받아 이를 반전시켜서 섬 신호로서 출력한다.The island generator includes a third logic gate, first to third transfer means, and an inverter. The third logic gate generates an output of logic value 0 when the logic value of the output of the first logic gate is zero and the logic value of the output of the second logic gate is one. The first transmission means receives the output of the third logic gate and is turned on when the logic value of the input carry signal is zero. The second transmission means receives an input carry signal and is turned on when the logic value of the output of the third logic gate is zero. The third transmission means receives the inverted signal of the input carry signal and is turned on when the logic value of the output of the third logic gate is one. The inverter receives the output of the first to third transmission means, inverts it and outputs it as an island signal.
도 1은 종래의 전가산기를 나타낸 도면으로서, (a)는 전가산기의 블록도이고, (b)는 반가산기의 논리 회로도.1 is a diagram showing a conventional full adder, (a) is a block diagram of a full adder, and (b) is a logic circuit diagram of a half adder.
도 2는 본 발명에 따른 전가산기의 블록도.2 is a block diagram of a full adder according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 전가산기의 상세 회로도.3 is a detailed circuit diagram of a full adder according to the present invention.
도 4는 전가산기의 진리표.4 is a truth table of the full adder.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 전가산기 102, 104 : 반가산기100: full adder 102, 104: half adder
202 : 캐리 발생부 204 : 섬 신호 발생부202: Carry generator 204: Island signal generator
210 : 조건부 캐리 발생부 212 : 직접 캐리 발생부210: conditional carry generator 212: direct carry generator
C(n-1) : 입력캐리신호 C(n) : 출력캐리신호C (n-1): Input carry signal C (n): Output carry signal
SUM(n) : 섬 신호SUM (n): island signal
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전가산기의 바람직한 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 to 4 a preferred embodiment of the full adder according to the present invention is as follows.
먼저 도 2는 본 발명에 따른 전가산기의 블록도이다.2 is a block diagram of a full adder according to the present invention.
도 2의 전가산기는 제 1 논리 게이트인 노어 게이트(206)와 제 2 논리 게이트인 낸드 게이트(210)에 가산하고자 하는 두 입력신호(A)(B)가 입력된다. 앞단에서 발생한 입력캐리신호(C(n-1))는 인버터(208)에 의해 반전된다. 캐리 발생부(202)와 섬 발생부(204)는 노어 게이트(206)와 낸드 게이트(210), 인버터(208)의 출력을 입력받아 출력캐리신호(C(n))와 섬 신호(SUM(n))를 발생시킨다.In the full adder of FIG. 2, two input signals A and B to be added to the NOR gate 206 serving as the first logic gate and the NAND gate 210 serving as the second logic gate are input. The input carry signal C (n-1) generated at the front end is inverted by the inverter 208. The carry generator 202 and the island generator 204 receive the outputs of the NOR gate 206, the NAND gate 210, and the inverter 208, and output the output carry signal C (n) and the island signal SUM ( n)).
도 3은 본 발명에 따른 전가산기의 회로도이다. 도 3에서 캐리 발생부(202)는 조건부 캐리 발생부(210)와 직접 캐리 발생부(212)로 이루어진다.3 is a circuit diagram of a full adder according to the present invention. In FIG. 3, the carry generator 202 includes a conditional carry generator 210 and a direct carry generator 212.
조건부 캐리 발생부(210)는 제 1 내지 제 4 스위칭 수단 즉 두 개의 피모스 트랜지스터(214)(216)와 두 개의 엔모스 트랜지스터(218)(220)가 전원전압(VDD)과 접지(VSS) 사이에 직렬 연결된다. 제 1 스위칭 수단인 피모스 트랜지스터(214)는 노어 게이트(206)의 출력에 의해 스위칭된다. 제 2 및 제 3 스위칭 수단인 피모스 트랜지스터(216)와 엔모스 트랜지스터(218)는 입력캐리신호(C(n-1))의 반전된 신호인 인버터(208)에 의해 상보적으로 스위칭된다. 제 4 스위칭 수단인 엔모스 트랜지스터(220)는 낸드 게이트(210)의 출력에 의해 스위칭된다. 상술한 피모스 트랜지스터(216)와 엔모스 트랜지스터(218)의 드레인이 연결된 노드에서 출력캐리신호(C(n))를 발생시킨다.The conditional carry generator 210 has a first to fourth switching means, that is, two PMOS transistors 214 and 216 and two NMOS transistors 218 and 220 are connected to a power supply voltage VDD and a ground VSS. Are connected in series. The PMOS transistor 214, which is the first switching means, is switched by the output of the NOR gate 206. The PMOS transistor 216 and the NMOS transistor 218 which are the second and third switching means are complementarily switched by the inverter 208 which is the inverted signal of the input carry signal C (n-1). The NMOS transistor 220 which is the fourth switching means is switched by the output of the NAND gate 210. The output carry signal C (n) is generated at a node to which the PMOS transistor 216 and the drain of the NMOS transistor 218 are connected.
직접 캐리 발생부(212)는 제 5 스위칭 수단인 피모스 트랜지스터(222)와 제 6 스위칭 수단인 엔모스 트랜지스터(224)가 전원전압(VDD)과 상기 접지(VSS) 사이에 직렬 연결된다. 피모스 트랜지스터(222)는 낸드 게이트(210)의 출력에 의해 스위칭되며, 엔모스 트랜지스터(224)는 노어 게이트(206)의 출력에 의해 스위칭된다. 피모스 트랜지스터(224)와 엔모스 트랜지스터(224)가 상호 연결된 노드에서 출력캐리신호(C(n))를 발생시킨다.In the direct carry generator 212, the PMOS transistor 222 serving as the fifth switching means and the NMOS transistor 224 serving as the sixth switching means are connected in series between the power supply voltage VDD and the ground VSS. The PMOS transistor 222 is switched by the output of the NAND gate 210, and the NMOS transistor 224 is switched by the output of the NOR gate 206. The PMOS transistor 224 and the NMOS transistor 224 generate an output carry signal C (n) at a node interconnected.
섬 발생부(204)에서 제 1 낸드 게이트(228)에는 노어 게이트(206)의 출력이 인버터(226)에 의해 반전된 신호와 낸드 게이트(210)의 출력이 입력된다.In the island generator 204, a signal in which the output of the NOR gate 206 is inverted by the inverter 226 and the output of the NAND gate 210 are input to the first NAND gate 228.
제 1 전송수단인 트랜스미션 게이트(234)에는 낸드 게이트(228)의 출력이 입력되고, 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 2 전송수단인 피모스 트랜지스터(232)의 소스에는 입력캐리신호(C(n-1))가 입력되고, 낸드 게이트(228)의 출력의 논리값이 0일 때 턴 온된다. 제 3 전송수단인 엔모스 트랜지스터(236)의 소스에는 입력캐리신호(C(n-1))의 반전된 신호가 입력되고, 낸드 게이트(228)의 출력의 논리값이 1일 때 턴 온된다. 상술한 엔모스 트랜지스터(232)와 피모스 트랜지스터(236)에서 소스와 드레인은 입력되는 신호의 논리값(즉, 전압레벨)에 의해 결정되기 때문에, 소스와 드레인을 구분하는 것은 사실 무의미하다.The output of the NAND gate 228 is input to the transmission gate 234 which is the first transmission means, and is turned on when the logic value of the input carry signal C (n-1) is zero. The input carry signal C (n-1) is input to the source of the PMOS transistor 232 serving as the second transfer means, and is turned on when the logic value of the output of the NAND gate 228 is zero. The inverted signal of the input carry signal C (n-1) is input to the source of the NMOS transistor 236, which is the third transfer means, and is turned on when the logic value of the output of the NAND gate 228 is one. . In the above-described NMOS transistor 232 and PMOS transistor 236, since the source and the drain are determined by the logic value (ie, the voltage level) of the input signal, it is actually meaningless to distinguish between the source and the drain.
상술한 트랜스미션 게이트(234)와 피모스 트랜지스터(232), 엔모스 트랜지스터(236)의 출력은 인버터(238)에 의해 반전되어 섬 신호(SUM(n))로서 출력된다.The above-described outputs of the transmission gate 234, the PMOS transistor 232, and the NMOS transistor 236 are inverted by the inverter 238 and output as an island signal SUM (n).
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전가산기의 동작을 출력캐리신호의 논리값이 1인 경우와 0인 경우, 섬 신호의 논리값이 1인 경우와 0인 경우로 나누어 살펴보면 다음과 같다.The operation of the full adder according to the present invention configured as described above is divided into the case where the logic value of the output carry signal is 1 and the case where the logic value of the island signal is 1 and 0.
먼저, 출력캐리신호(C(n))의 논리값이 1이되는 경우, 즉 캐리가 발생하는 경우의 캐리 발생부(202)의 동작은 다음과 같다.First, when the logic value of the output carry signal C (n) becomes 1, that is, when the carry occurs, the operation of the carry generator 202 is as follows.
도 4에 나타낸 전가산기의 진리표에 따르면 출력캐리신호(C(n))의 논리값이 1이되는 경우는 두 입력신호(A)(B)가 적어도 하나의 논리값 1을 포함하고, 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값 역시 1인 경우이다.According to the truth table of the full adder shown in Fig. 4, when the logic value of the output carry signal C (n) becomes 1, the two input signals A and B include at least one logical value 1, and the input carry The logic value of the signal C (n-1) is also one.
두 입력신호(A)(B)가 적어도 하나의 논리값 1을 포함하므로, 노어 게이트(206)의 출력은 0이다. 이 때문에 조건부 캐리 발생부(210)의 피모스 트랜지스터(214)가 턴 온된다. 이때 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값은 1이므로, 인버터(208)의 출력은 0이되어 피모스 트랜지스터(216)를 턴 온시킨다. 따라서 출력캐리신호(C(n))의 논리값은 1이된다.Since the two input signals A and B contain at least one logic value 1, the output of the NOR gate 206 is zero. For this reason, the PMOS transistor 214 of the conditional carry generation part 210 is turned on. At this time, since the logic value of the input carry signal C (n-1) is 1, the output of the inverter 208 becomes 0 to turn on the PMOS transistor 216. FIG. Therefore, the logic value of the output carry signal C (n) becomes one.
출력캐리신호(C(n))의 논리값이 1이되는 또 다른 경우는 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 1인 경우이다. 이 경우 출력캐리신호(C(n))의 논리값은 입력캐리신호(C(n-1))의 영향을 받지 않는다.Another case where the logic value of the output carry signal C (n) becomes 1 is when the logic values of the two input signals A and B are all 1. In this case, the logic value of the output carry signal C (n) is not affected by the input carry signal C (n-1).
두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 1이므로 노어 게이트(206)와 낸드 게이트(210)의 출력은 모두 0이다. 이 때문에 직접 캐리 발생부(212)의 피모스 트랜지스터(222)가 턴 온되어 출력캐리신호(C(n))의 논리값이 1이된다. 이때 조건부 캐리 발생부(210)의 피모스 트랜지스터(214)와 엔모스 트랜지스터(220) 역시 턴 온된다. 그러나 이 경우에 입력캐리신호(C(n-1))가 1이면 피모스 트랜지스터(216)가 턴 온되어 출력캐리신호(C(n))의 논리값은 1을 유지하고(피모스 트랜지스터(214)가 턴 온되어 있으므로), 입력캐리신호(C(n-1))가 0인 경우에는 엔모스 트랜지스터(218)가 턴 온되어 출력캐리신호(C(n))의 논리값에는 영향을 미치지 못한다(엔모스 트랜지스터(220)가 턴 오프되어 있으므로).Since the logic values of the two input signals A and B are all 1, the outputs of the NOR gate 206 and the NAND gate 210 are both zero. For this reason, the PMOS transistor 222 of the carry generator 212 is turned on so that the logic value of the output carry signal C (n) becomes one. At this time, the PMOS transistor 214 and the NMOS transistor 220 of the conditional carry generator 210 are also turned on. In this case, however, if the input carry signal C (n-1) is 1, the PMOS transistor 216 is turned on so that the logic value of the output carry signal C (n) remains 1 (the PMOS transistor ( 214 is turned on), when the input carry signal C (n-1) is 0, the NMOS transistor 218 is turned on to affect the logic value of the output carry signal C (n). It does not reach (because the NMOS transistor 220 is turned off).
다음으로, 출력캐리신호(C(n))의 논리값이 0인 경우, 즉 캐리신호가 발생하지 않는 경우의 캐리 발생부(202)의 동작은 다음과 같다.Next, when the logic value of the output carry signal C (n) is 0, that is, when no carry signal is generated, the operation of the carry generator 202 is as follows.
도 4에 나타낸 전가산기의 진리표에 따르면 출력캐리신호(C(n))의 논리값이 0이되는 경우는 두 입력신호(A)(B)가 적어도 하나의 논리값 0을 포함하고, 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값 역시 1인 경우이다.According to the truth table of the full adder shown in Fig. 4, when the logic value of the output carry signal C (n) becomes zero, the two input signals A and B include at least one logical value 0, and the input carry The logic value of the signal C (n-1) is also one.
두 입력신호(A)(B)가 적어도 하나의 0을 포함하므로, 낸드 게이트(210)의 출력은 1이된다. 이 때문에 조건부 캐리 발생부(210)의 엔모스 트랜지스터(220)가 턴 온된다. 이때 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값이 0이므로 엔모스 트랜지스터(218) 역시 턴 온되어 결과적으로 출력캐리신호(C(n))는 0이된다.Since the two input signals A and B include at least one zero, the output of the NAND gate 210 becomes one. For this reason, the NMOS transistor 220 of the conditional carry generator 210 is turned on. At this time, since the logic value of the input carry signal C (n-1) is zero, the NMOS transistor 218 is also turned on, and as a result, the output carry signal C (n) becomes zero.
섬 신호(SUM(n))의 논리값이 1이되는 경우는, 다음의 두 가지 경우로 대표된다. 첫 번째는 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 0이고, 입력캐리신호(C(n-1))가 1인 경우이다. 두 번째는 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 하나의 1과 하나의 0을 포함하고, 입력캐리신호(C(n-1))가 0인 경우이다. 세 번째는 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 1이고, 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값 역시 1인 경우이다.When the logic value of the island signal SUM (n) becomes 1, it is represented by the following two cases. The first case is that both the logic values of the two input signals A and B are 0, and the input carry signal C (n-1) is 1. The second case is when the logic values of the two input signals A and B include one 1 and one 0, and the input carry signal C (n-1) is zero. Third, the logic values of the two input signals A and B are all 1, and the logic values of the input carry signal C (n-1) are also 1.
첫 번째 경우, 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 0이므로 노어 게이트(206)와 낸드 게이트(210)의 출력이 모두 1이어서, 섬 발생부(204)의 낸드 게이트(228)의 출력은 1이된다. 이때 입력캐리신호(C(n-1))는 1이므로 트랜스미션 게이트(234)는 턴 온되지 않는다. 이 경우에, 섬 발생부(204)의 피모스 트랜지스터(232)에는 인버터(230)를 통하여 입력캐리신호(C(n-1))가 입력되며, 엔모스 트랜지스터(236)에는 입력캐리신호(C(n-1))의 반전된 신호가 입력된다. 이 가운데 엔모스 트랜지스터(236)가 낸드 게이트(228)에서 출력되는 논리값 1의 신호에 의해 턴 온되어 입력캐리신호(C(n-1))의 반전된 신호(논리값 0)를 인버터(INV238)에 전달한다. 인버터(238)에서는 이 값을 반전시켜서 논리값 1의 섬 신호(SUM(n))를 발생시킨다.In the first case, since the logic values of the two input signals A and B are all 0, the outputs of the NOR gate 206 and the NAND gate 210 are both 1, so that the NAND gate 228 of the island generator 204 is one. The output of becomes 1 At this time, since the input carry signal C (n-1) is 1, the transmission gate 234 is not turned on. In this case, the input carry signal C (n-1) is input to the PMOS transistor 232 of the island generator 204 through the inverter 230, and the input carry signal () is input to the NMOS transistor 236. The inverted signal of C (n-1)) is input. Among them, the NMOS transistor 236 is turned on by a signal of logic value 1 output from the NAND gate 228 to convert an inverted signal (logical value 0) of the input carry signal C (n-1) into an inverter ( INV238). The inverter 238 inverts this value to generate an island signal SUM (n) of logic value 1.
두 번째 경우, 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 하나의 1과 하나의 0을 포함하므로, 노어 게이트(206)의 출력이 0이고, 낸드 게이트(210)의 출력은 1이다. 따라서 섬 발생부(204)의 낸드 게이트(228)의 출력은 0이 된다. 이때 입력캐리신호(C(n-1))가 0이므로, 트랜스미션 게이트(234)가 턴 온되어 낸드 게이트(228)에서 출력되는 논리값 0의 신호가 인버터(238)에 전달된다. 인버터(238)에서는 입력된 값을 반전시켜서 논리값 1의 섬 신호(SUM(n))를 발생시킨다.In the second case, since the logic values of the two input signals A and B include one 1 and one 0, the output of the NOR gate 206 is 0 and the output of the NAND gate 210 is 1. Therefore, the output of the NAND gate 228 of the island generator 204 becomes zero. At this time, since the input carry signal C (n-1) is 0, the transmission gate 234 is turned on, and a signal having a logic value 0 output from the NAND gate 228 is transmitted to the inverter 238. The inverter 238 inverts the input value to generate an island signal SUM (n) of logic value 1.
세 번째 경우, 두 입력신호(A)(B)의 논리값이 모두 1이므로, 노어 게이트(206)와 낸드 게이트(210)의 출력이 모두 0이다. 따라서 섬 발생부(204)의 낸드 게이트(228)의 출력은 1이다. 이때 입력캐리신호(C(n-1))의 논리값이 1이므로 트랜스미션 게이트(234)는 턴 온되지 않는다. 이 경우에 피모스 트랜지스터(232)에는 논리값 1의 입력캐리신호(C(n-1))가 입력되고, 엔모스 트랜지스터(236)에는 입력캐리신호(C(n-1))가 반전되어 논리값 0의 신호가 입력된다. 이때 낸드 게이트(228)의 출력이 1이므로 엔모스 트랜지스터(236)가 턴 온되어 논리값 0의 신호가 인버터(238)에 입력된다. 인버터(238)는 입력된 논리값 0의 신호를 반전시켜서 논리값 1의 섬 신호(SUM(n))를 발생시킨다.In the third case, since the logic values of the two input signals A and B are all 1, the outputs of the NOR gate 206 and the NAND gate 210 are both zero. Therefore, the output of the NAND gate 228 of the island generator 204 is one. At this time, since the logic value of the input carry signal C (n-1) is 1, the transmission gate 234 is not turned on. In this case, the input carry signal C (n-1) of logic value 1 is input to the PMOS transistor 232, and the input carry signal C (n-1) is inverted to the NMOS transistor 236. The signal of logic value 0 is input. At this time, since the output of the NAND gate 228 is 1, the NMOS transistor 236 is turned on so that a signal having a logic value of 0 is input to the inverter 238. The inverter 238 inverts the input signal of logic value 0 to generate an island signal SUM (n) of logic value 1.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전가산기는 기존의 기술과 동일한 논리적 결과를 얻으면서도, 구성에 필요한 트랜지스터의 수가 기존에 비하여 매우 적다. 따라서 이와 같은 본 발명에 따른 전가산기를 집적회로로 구현할 때 칩의 레이아웃 면적이 크게 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 입력신호의 입력과 거의 동시에 캐리신호가 발생하므로, 동작속도 면에서도 큰 상승적 효과를 기대할 수 있다.The full adder according to the present invention thus obtained achieves the same logical result as the existing technology, but has a very small number of transistors necessary for construction. Therefore, when the full adder according to the present invention is implemented as an integrated circuit, the layout area of the chip may be greatly reduced. In addition, since the carry signal is generated almost simultaneously with the input of the input signal, a large synergistic effect can be expected in terms of the operating speed.
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