Бит подсчета компаратор (ВСС) представляет собой логическую схему , которая принимает некоторое количество входов подсчета A1, A2, A3, ..., An, а также входов , B1, B2, B4, B8, ...представляющих ряд. Затем он возвращается , 1если общее количество Aвходов , которые находятся на больше , чем число , представленное в двоичном коде с помощью Bвходов (например B1, B2и B8сделало бы число 11), и в 0противном случае.

Так , например, для подсчета битов компаратора , который принимает 5входные сигналы, из которых A2, A4, A5и B2установлены на 1, будет возвращаться , 1потому что есть 3 Aвхода , которые находятся на, что больше , чем 2(число , представленное только B2будучи на).

Ваша задача состоит в том, чтобы создать бит подсчет компаратор , который принимает в общей сложности 16 Aвходов и 4 Bвходов (представляющие биты от 1к 8), используя только два входные логические элементы, и с использованием в качестве несколько логических элементов , как это возможно. Для упрощения вы можете использовать логические элементы И, ИЛИ, НЕ и XOR на вашей диаграмме со следующими соответствующими показателями:

• NOT: 1
• AND: 2
• OR: 3
• XOR: 4

Каждый из этих баллов соответствует количеству вентилей NAND, необходимых для построения соответствующих вентилей.

Логическая схема, которая использует наименьшее количество вентилей NAND для получения правильной конструкции, выигрывает.

169 нанд

Складывает A, чтобы получить A {1,2,4,8,16}. Затем делает двоичное сравнение с Bs.

Я использую еще несколько строительных блоков:

• FA = полный сумматор, 9 нанд ( отсюда )
• HA = половина сумматора, 7 нанд (тот же реф)
• EQ = равенство, 5 ворот (он же xnor)

Половинные и полные сумматоры имеют 2 выхода - они отмечены r для результата и c для переноса.

A {1,2,4,8,16} - это выходы из половины сумматоров.

751 Нанд Гейтс

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

Это еще не полностью гольф. Я дал ответ в Verilog, потому что таким образом я смог написать программу для вывода каждого раздела. Если это обязательно, чтобы ответить с диаграммой, пожалуйста, дайте мне знать. Они эквивалентны. &есть и, ~нет, и |есть или.

Моя стратегия:

• возьмите Aи положите переместите все 1s в младшие числа, сохраните в is. (это большая часть программы)
• возьмите Bи распакуйте его в 16 бит (я назвал его eBдля расширенного B)
• сделать простую проверку.