Adders.hs

   1 module Adders where
   2 import Bits
   3 import qualified Sim
   4 import Language.Haskell.Syntax
   5
   6 mainIO f = Sim.simulateIO (Sim.stateless f) ()
   7
   8 -- This function is from Sim.hs, but we redefine it here so it can get inlined
   9 -- by default.
  10 stateless :: (i -> o) -> (i -> () -> ((), o))
  11 stateless f = \i s -> (s, f i)
  12
  13 show_add f = do print ("Sum:   " ++ (displaysigs s)); print ("Carry: " ++ (displaysig c))
  14   where
  15     a = [High, High, High, High]
  16     b = [Low, Low, Low, High]
  17     (s, c) = f (a, b)
  18
  19 -- Not really an adder, but this is nice minimal hardware description
  20 wire :: Bit -> Bit
  21 wire a = a
  22
  23 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  24 inv :: Bit -> Bit
  25 inv a = hwnot a
  26
  27 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  28 invinv :: Bit -> Bit
  29 invinv a = hwnot (hwnot a)
  30
  31 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  32 dup :: Bit -> (Bit, Bit)
  33 dup a = (a, a)
  34
  35 -- Not really an adder either, but a simple stateful example (D-flipflop)
  36 dff :: Bit -> Bit -> (Bit, Bit)
  37 dff d s = (s', q)
  38   where
  39     q = s
  40     s' = d
  41
  42 type ShifterState = (Bit, Bit, Bit, Bit)
  43 shifter :: Bit -> ShifterState -> (ShifterState, Bit)
  44 shifter a s =
  45   (s', o)
  46   where
  47     s' = (a, b, c, d)
  48     (b, c, d, o) = s
  49
  50 -- Combinatoric stateless no-carry adder
  51 -- A -> B -> S
  52 no_carry_adder :: (Bit, Bit) -> Bit
  53 no_carry_adder (a, b) = a `hwxor` b
  54
  55 -- Combinatoric stateless half adder
  56 -- A -> B -> (S, C)
  57 half_adder :: (Bit, Bit) -> (Bit, Bit)
  58 half_adder (a, b) =
  59   ( a `hwxor` b, a `hwand` b )
  60
  61 -- Combinatoric stateless full adder
  62 -- (A, B, C) -> (S, C)
  63 full_adder :: (Bit, Bit, Bit) -> (Bit, Bit)
  64 full_adder (a, b, cin) = (s, c)
  65   where
  66     (s1, c1) = half_adder(a, b)
  67     (s, c2)  = half_adder(s1, cin)
  68     c        = c1 `hwor` c2
  69
  70 sfull_adder = stateless full_adder
  71
  72 -- Four bit adder
  73 -- Explicit version
  74 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  75 exp_adder :: ([Bit], [Bit]) -> ([Bit], Bit)
  76
  77 exp_adder ([a3,a2,a1,a0], [b3,b2,b1,b0]) =
  78   ([s3, s2, s1, s0], c3)
  79   where
  80     (s0, c0) = full_adder (a0, b0, Low)
  81     (s1, c1) = full_adder (a1, b1, c0)
  82     (s2, c2) = full_adder (a2, b2, c1)
  83     (s3, c3) = full_adder (a3, b3, c2)
  84
  85 -- Any number of bits adder
  86 -- Recursive version
  87 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  88 rec_adder :: ([Bit], [Bit]) -> ([Bit], Bit)
  89
  90 rec_adder ([], []) = ([], Low)
  91 rec_adder ((a:as), (b:bs)) =
  92   (s : rest, cout)
  93   where
  94     (rest, cin) = rec_adder (as, bs)
  95     (s, cout) = full_adder (a, b, cin)
  96
  97 -- Four bit adder, using the continous adder below
  98 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  99 --con_adder_4 as bs =
 100 --  ([s3, s2, s1, s0], c)
 101 --  where
 102 --    ((s0, _):(s1, _):(s2, _):(s3, c):_) = con_adder (zip ((reverse as) ++ lows) ((reverse bs) ++ lows))
 103
 104 -- Continuous sequential version
 105 -- Stream a -> Stream b -> Stream (sum, cout)
 106 --con_adder :: Stream (Bit, Bit) -> Stream (Bit, Bit)
 107
 108 -- Forward to con_adder_int, but supply an initial state
 109 --con_adder pin =
 110 --  con_adder_int pin Low
 111
 112 -- Stream a -> Stream b -> state -> Stream (s, c)
 113 --con_adder_int :: Stream (Bit, Bit) -> Bit -> Stream (Bit, Bit)
 114 --con_adder_int ((a,b):rest) cin =
 115 --  (s, cout) : con_adder_int rest cout
 116 --  where
 117 --    (s, cout) = full_adder a b cin
 118
 119 -- vim: set ts=8 sw=2 sts=2 expandtab: