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Schaltungen entwickeln
(a) Geben Sie eine Schaltung für ein 4-Bit-Register an. Ein 4-Bit-Register speichert 4 Bits und hat demnach 4 Eingangs- und 4 Ausgangsleitungen. Zwei Steuerleitungen Set und Enable bestimmen, ob das Register geschrieben oder ausgelesen wird: Wenn Set und Enable auf 1 gesetzt werden, soll in das Register geschrieben werden; wenn Set 0 und Enable 1 ist, soll das Register gelesen werden. Außerdem gibt es eine Leitung für den Takt: \( \phi \). Sie können beliebig Flip-Flops oder Latches aus der Vorlesung für Ihre Lösung verwenden (verwenden Sie die fertigen Schaltsymbole aus der Vorlesung).
(b) Geben Sie eine Schaltung für einen 4 -Bit-Addierer an. Ein 4-Bit-Addierer berechnet die Summe \( \mathrm{S}_{3} \mathrm{~S}_{2} \mathrm{~S}_{1} \mathrm{~S}_{0} \) aus zwei 4-Bit-Zahlen \( \mathrm{A}_{3} \mathrm{~A}_{2} \mathrm{~A}_{1} \mathrm{~A}_{0} \) und \( \mathrm{B}_{3} \mathrm{~B}_{2} \mathrm{~B}_{1} \mathrm{~B}_{0} \). Die Schaltung hat demnach
8 Eingangs- und 4 Ausgangsleitungen, sowie eine Leitung für Carry-In und eine Leitung für Carry-Out. Benutzen Sie folgendes Symbol für einen 1-Bit Volladdierer:
(c) Geben Sie eine Schaltung für einen 1-zu-2 Decoder mit dem Eingang \( \mathrm{F}_{0} \) und den Ausgängen \( \mathrm{E}_{0} \) und \( \mathrm{E}_{1} \) an. Der 1-zu-2 Decoder soll \( \mathrm{E}_{0} \) auf 1 setzen, wenn \( \mathrm{F}_{0} 0 \) ist.
(d) Geben Sie eine neue 4-Bit-ALU analog zur Vorlesung an. Die ALU soll 8 Eingangs- und 4 Ausgangsleitungen \( \left(\mathrm{A}_{0}\right. \) bis \( \mathrm{A}_{3}, \mathrm{~B}_{0} \) bis \( \mathrm{B}_{3}, \mathrm{O}_{0} \) bis \( \mathrm{O}_{3} \) ) haben sowie über ein Steuersignal \( \mathrm{F}_{0} \) verfügen, das aus den Funktionen 4 -Bit AND \( \left(\mathrm{F}_{0}=0\right) \) und 4 - \( \mathrm{Bit} \) ADD \( \left(\mathrm{F}_{0}=1\right) \) wählt. Des Weiteren gibt es eine Eingangsleitung für Carry-In und eine Ausgangsleitung für Carry-Out. Sie müssen die folgenden Schaltbilder für einen 1-zu-2-Decoder und einen 4-Bit-Addierer in Ihrer Lösung verwenden:
