Komparator nieco zliczania (BCC), to układ logiczny, który wykonuje pewną liczbę wejścia licznika A1, A2, A3, ..., An, a także wejść B1, B2, B4, B8, ...reprezentujących liczbę. Zwraca wtedy 1, gdy całkowita liczba Adane wejściowe na jest większa niż ilość reprezentowana w binarnym przez Bwejściowych (na przykład B1, B2i B8może sprawić, że wiele 11), oraz 0w inny sposób.

Na przykład, dla komparatora zliczania bitów, które ma 5wejścia, z których A2, A4, A5i B2są ustawione na 1powróci 1ponieważ istnieją 3 Adane wejściowe są włączone, który jest większy niż 2(numer reprezentowany przez tylko B2jest on).

Twoim zadaniem jest stworzenie komparatora zliczającego bity, który pobierze w sumie 16 Awejść i 4 Bwejścia (reprezentujące bity od 1do 8), używając tylko dwuwejściowych bramek NAND i używając jak najmniejszej liczby bramek NAND. Aby uprościć rzeczy, możesz użyć bramek AND, OR, NOT i XOR na diagramie z następującymi odpowiednimi wynikami:

• NOT: 1
• AND: 2
• OR: 3
• XOR: 4

Każda z tych ocen odpowiada liczbie bramek NAND potrzebnych do zbudowania odpowiedniej bramki.

Wygrywa obwód logiczny, który używa najmniejszej liczby bramek NAND do uzyskania prawidłowej konstrukcji.

169 nands

Dodaje A do A {1,2,4,8,16}. Następnie wykonuje binarne porównanie z Bs.

Używam jeszcze kilku elementów:

• FA = pełny sumator, 9 nands ( stąd )
• HA = pół sumatora, 7 nands (to samo oznaczenie)
• EQ = równość, 5 bramek (aka xnor)

Sumatory pół i pełne mają 2 wyjścia - wyróżniają się r dla wyniku i c dla przeniesienia.

A {1,2,4,8,16} to dane wyjściowe z sumatorów połówkowych.

751 bramek

module BitCountingComparator(A, B, O);
    input [15:0] A;
    input [3:0] B;
    output O;

    wire [15:1] is;
    assign is[1] = A[0] | A[1] | A[2] | A[3] | A[4] | A[5] | A[6] | A[7] | A[8] | A[9] | A[10] | A[11] | A[12] | A[13] | A[14] | A[15];

    wire [14:0] and2;
    assign and2[0] = A[0] & A[1];
    assign and2[1] = A[1] & A[2];
    assign and2[2] = A[2] & A[3];
    assign and2[3] = A[3] & A[4];
    assign and2[4] = A[4] & A[5];
    assign and2[5] = A[5] & A[6];
    assign and2[6] = A[6] & A[7];
    assign and2[7] = A[7] & A[8];
    assign and2[8] = A[8] & A[9];
    assign and2[9] = A[9] & A[10];
    assign and2[10] = A[10] & A[11];
    assign and2[11] = A[11] & A[12];
    assign and2[12] = A[12] & A[13];
    assign and2[13] = A[13] & A[14];
    assign and2[14] = A[14] & A[15];

    wire [13:0] and3;
    assign and3[0] = and2[0] & A[2];
    assign and3[1] = and2[1] & A[3];
    assign and3[2] = and2[2] & A[4];
    assign and3[3] = and2[3] & A[5];
    assign and3[4] = and2[4] & A[6];
    assign and3[5] = and2[5] & A[7];
    assign and3[6] = and2[6] & A[8];
    assign and3[7] = and2[7] & A[9];
    assign and3[8] = and2[8] & A[10];
    assign and3[9] = and2[9] & A[11];
    assign and3[10] = and2[10] & A[12];
    assign and3[11] = and2[11] & A[13];
    assign and3[12] = and2[12] & A[14];
    assign and3[13] = and2[13] & A[15];

    wire [12:0] and4;
    assign and4[0] = and3[0] & A[3];
    assign and4[1] = and3[1] & A[4];
    assign and4[2] = and3[2] & A[5];
    assign and4[3] = and3[3] & A[6];
    assign and4[4] = and3[4] & A[7];
    assign and4[5] = and3[5] & A[8];
    assign and4[6] = and3[6] & A[9];
    assign and4[7] = and3[7] & A[10];
    assign and4[8] = and3[8] & A[11];
    assign and4[9] = and3[9] & A[12];
    assign and4[10] = and3[10] & A[13];
    assign and4[11] = and3[11] & A[14];
    assign and4[12] = and3[12] & A[15];

    wire [11:0] and5;
    assign and5[0] = and4[0] & A[4];
    assign and5[1] = and4[1] & A[5];
    assign and5[2] = and4[2] & A[6];
    assign and5[3] = and4[3] & A[7];
    assign and5[4] = and4[4] & A[8];
    assign and5[5] = and4[5] & A[9];
    assign and5[6] = and4[6] & A[10];
    assign and5[7] = and4[7] & A[11];
    assign and5[8] = and4[8] & A[12];
    assign and5[9] = and4[9] & A[13];
    assign and5[10] = and4[10] & A[14];
    assign and5[11] = and4[11] & A[15];

    wire [10:0] and6;
    assign and6[0] = and5[0] & A[5];
    assign and6[1] = and5[1] & A[6];
    assign and6[2] = and5[2] & A[7];
    assign and6[3] = and5[3] & A[8];
    assign and6[4] = and5[4] & A[9];
    assign and6[5] = and5[5] & A[10];
    assign and6[6] = and5[6] & A[11];
    assign and6[7] = and5[7] & A[12];
    assign and6[8] = and5[8] & A[13];
    assign and6[9] = and5[9] & A[14];
    assign and6[10] = and5[10] & A[15];

    wire [9:0] and7;
    assign and7[0] = and6[0] & A[6];
    assign and7[1] = and6[1] & A[7];
    assign and7[2] = and6[2] & A[8];
    assign and7[3] = and6[3] & A[9];
    assign and7[4] = and6[4] & A[10];
    assign and7[5] = and6[5] & A[11];
    assign and7[6] = and6[6] & A[12];
    assign and7[7] = and6[7] & A[13];
    assign and7[8] = and6[8] & A[14];
    assign and7[9] = and6[9] & A[15];

    wire [8:0] and8;
    assign and8[0] = and7[0] & A[7];
    assign and8[1] = and7[1] & A[8];
    assign and8[2] = and7[2] & A[9];
    assign and8[3] = and7[3] & A[10];
    assign and8[4] = and7[4] & A[11];
    assign and8[5] = and7[5] & A[12];
    assign and8[6] = and7[6] & A[13];
    assign and8[7] = and7[7] & A[14];
    assign and8[8] = and7[8] & A[15];

    wire [7:0] and9;
    assign and9[0] = and8[0] & A[8];
    assign and9[1] = and8[1] & A[9];
    assign and9[2] = and8[2] & A[10];
    assign and9[3] = and8[3] & A[11];
    assign and9[4] = and8[4] & A[12];
    assign and9[5] = and8[5] & A[13];
    assign and9[6] = and8[6] & A[14];
    assign and9[7] = and8[7] & A[15];

    wire [6:0] and10;
    assign and10[0] = and9[0] & A[9];
    assign and10[1] = and9[1] & A[10];
    assign and10[2] = and9[2] & A[11];
    assign and10[3] = and9[3] & A[12];
    assign and10[4] = and9[4] & A[13];
    assign and10[5] = and9[5] & A[14];
    assign and10[6] = and9[6] & A[15];

    wire [5:0] and11;
    assign and11[0] = and10[0] & A[10];
    assign and11[1] = and10[1] & A[11];
    assign and11[2] = and10[2] & A[12];
    assign and11[3] = and10[3] & A[13];
    assign and11[4] = and10[4] & A[14];
    assign and11[5] = and10[5] & A[15];

    wire [4:0] and12;
    assign and12[0] = and11[0] & A[11];
    assign and12[1] = and11[1] & A[12];
    assign and12[2] = and11[2] & A[13];
    assign and12[3] = and11[3] & A[14];
    assign and12[4] = and11[4] & A[15];

    wire [3:0] and13;
    assign and13[0] = and12[0] & A[12];
    assign and13[1] = and12[1] & A[13];
    assign and13[2] = and12[2] & A[14];
    assign and13[3] = and12[3] & A[15];

    wire [2:0] and14;
    assign and14[0] = and13[0] & A[13];
    assign and14[1] = and13[1] & A[14];
    assign and14[2] = and13[2] & A[15];

    wire [1:0] and15;
    assign and15[0] = and14[0] & A[14];
    assign and15[1] = and14[1] & A[15];

    wire and16;
    assign and16 = and15[0] & A[15];

    assign is[2] = and2[0] | and2[1] | and2[2] | and2[3] | and2[4] | and2[5] | and2[6] | and2[7] | and2[8] | and2[9] | and2[10] | and2[11] | and2[12] | and2[13] | and2[15];

    assign is[3] = and3[0] | and3[1] | and3[2] | and3[3] | and3[4] | and3[5] | and3[6] | and3[7] | and3[8] | and3[9] | and3[10] | and3[11] | and3[12] | and3[14];

    assign is[4] = and4[0] | and4[1] | and4[2] | and4[3] | and4[4] | and4[5] | and4[6] | and4[7] | and4[8] | and4[9] | and4[10] | and4[11] | and4[13];

    assign is[5] = and5[0] | and5[1] | and5[2] | and5[3] | and5[4] | and5[5] | and5[6] | and5[7] | and5[8] | and5[9] | and5[10] | and5[12];

    assign is[6] = and6[0] | and6[1] | and6[2] | and6[3] | and6[4] | and6[5] | and6[6] | and6[7] | and6[8] | and6[9] | and6[11];

    assign is[7] = and7[0] | and7[1] | and7[2] | and7[3] | and7[4] | and7[5] | and7[6] | and7[7] | and7[8] | and7[10];

    assign is[8] = and8[0] | and8[1] | and8[2] | and8[3] | and8[4] | and8[5] | and8[6] | and8[7] | and8[9];

    assign is[9] = and9[0] | and9[1] | and9[2] | and9[3] | and9[4] | and9[5] | and9[6] | and9[8];

    assign is[10] = and10[0] | and10[1] | and10[2] | and10[3] | and10[4] | and10[5] | and10[7];

    assign is[11] = and11[0] | and11[1] | and11[2] | and11[3] | and11[4] | and11[6];

    assign is[12] = and12[0] | and12[1] | and12[2] | and12[3] | and12[5];

    assign is[13] = and13[0] | and13[1] | and13[2] | and13[4];

    assign is[14] = and14[0] | and14[1] | and14[3];

    assign is[15] = and15[0] | and15[2];

    assign is[16] = and16;


    wire [15:1] eB;
    eB[1] = B[0];
    eB[2] = B[1];
    eB[3] = B[1] & B[0];
    eB[4] = B[2];
    eB[5] = B[2] & B[0];
    eB[6] = B[2] & B[1];
    eB[7] = eB[6] & B[0];
    eB[8] = B[3];
    eB[9] = B[3] & B[0];
    eB[10] = B[3] & B[1];
    eB[11] = eB[10] & B[0];
    eB[12] = B[3] & B[2];
    eB[13] = eB[12] & B[0];
    eB[14] = eB[12] & B[1];
    eB[15] = eB[14] & B[0];

    assign O = is[1] & ~is[2] & ~eB[1] |
        is[2] & ~is[3] & ~eB[2] |
        is[3] & ~is[4] & ~eB[3] |
        is[4] & ~is[5] & ~eB[4] |
        is[5] & ~is[6] & ~eB[5] |
        is[6] & ~is[7] & ~eB[6] |
        is[7] & ~is[8] & ~eB[7] |
        is[8] & ~is[9] & ~eB[8] |
        is[9] & ~is[10] & ~eB[9] |
        is[10] & ~is[11] & ~eB[10] |
        is[11] & ~is[12] & ~eB[11] |
        is[12] & ~is[13] & ~eB[12] |
        is[13] & ~is[14] & ~eB[13] |
        is[14] & ~is[15] & ~eB[14] |
        is[15] & ~eB[15];
endmodule

To nie jest jeszcze w pełni gra w golfa. Odpowiedziałem w Verilog, ponieważ w ten sposób mogłem napisać program do wyświetlania każdej sekcji. Jeśli odpowiedź na diagramie jest obowiązkowa, daj mi znać. Są równoważne. &jest i ~nie |jest i jest lub.

Moja strategia:

• weź Ai umieść wszystkie 1s na niskich liczbach, zapisz w is. (jest to większość programu)
• weź Bi rozpakuj do 16 bitów (nazwałem to eBrozszerzonym B)
• zrobić prostą kontrolę.