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