Adders.hs

   1 module Adders where
   2 import Bits
   3 import Language.Haskell.Syntax
   4
   5 main = do show_add exp_adder; show_add rec_adder;
   6
   7 show_add f = do print ("Sum:   " ++ (displaysigs s)); print ("Carry: " ++ (displaysig c))
   8   where
   9     a = [High, High, High, High]
  10     b = [Low, Low, Low, High]
  11     (s, c) = f (a, b)
  12
  13 -- Not really an adder, but this is nice minimal hardware description
  14 wire :: Bit -> Bit
  15 wire a = a
  16
  17 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  18 inv :: Bit -> Bit
  19 inv a = hwnot a
  20
  21 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  22 invinv :: Bit -> Bit
  23 invinv a = hwnot (hwnot a)
  24
  25 -- Not really an adder either, but a slightly more complex example
  26 dup :: Bit -> (Bit, Bit)
  27 dup a = (a, a)
  28
  29 -- Combinatoric stateless no-carry adder
  30 -- A -> B -> S
  31 no_carry_adder :: (Bit, Bit) -> Bit
  32 no_carry_adder (a, b) = a `hwxor` b
  33
  34 -- Combinatoric stateless half adder
  35 -- A -> B -> (S, C)
  36 half_adder :: (Bit, Bit) -> (Bit, Bit)
  37 half_adder (a, b) =
  38   ( a `hwxor` b, a `hwand` b )
  39
  40 -- Combinatoric stateless full adder
  41 -- (A, B, C) -> (S, C)
  42 full_adder :: (Bit, Bit, Bit) -> (Bit, Bit)
  43 full_adder (a, b, cin) = (s, c)
  44   where
  45     x = a `hwxor` b
  46     s = x `hwxor` cin
  47     c = a `hwand` b `hwor` (cin `hwand` x)
  48
  49 -- Four bit adder
  50 -- Explicit version
  51 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  52 exp_adder :: ([Bit], [Bit]) -> ([Bit], Bit)
  53
  54 exp_adder ([a3,a2,a1,a0], [b3,b2,b1,b0]) =
  55   ([s3, s2, s1, s0], c3)
  56   where
  57     (s0, c0) = full_adder (a0, b0, Low)
  58     (s1, c1) = full_adder (a1, b1, c0)
  59     (s2, c2) = full_adder (a2, b2, c1)
  60     (s3, c3) = full_adder (a3, b3, c2)
  61
  62 -- Any number of bits adder
  63 -- Recursive version
  64 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  65 rec_adder :: ([Bit], [Bit]) -> ([Bit], Bit)
  66
  67 rec_adder ([], []) = ([], Low)
  68 rec_adder ((a:as), (b:bs)) =
  69   (s : rest, cout)
  70   where
  71     (rest, cin) = rec_adder (as, bs)
  72     (s, cout) = full_adder (a, b, cin)
  73
  74 -- Four bit adder, using the continous adder below
  75 -- [a] -> [b] -> ([s], cout)
  76 --con_adder_4 as bs =
  77 --  ([s3, s2, s1, s0], c)
  78 --  where
  79 --    ((s0, _):(s1, _):(s2, _):(s3, c):_) = con_adder (zip ((reverse as) ++ lows) ((reverse bs) ++ lows))
  80
  81 -- Continuous sequential version
  82 -- Stream a -> Stream b -> Stream (sum, cout)
  83 --con_adder :: Stream (Bit, Bit) -> Stream (Bit, Bit)
  84
  85 -- Forward to con_adder_int, but supply an initial state
  86 --con_adder pin =
  87 --  con_adder_int pin Low
  88
  89 -- Stream a -> Stream b -> state -> Stream (s, c)
  90 --con_adder_int :: Stream (Bit, Bit) -> Bit -> Stream (Bit, Bit)
  91 --con_adder_int ((a,b):rest) cin =
  92 --  (s, cout) : con_adder_int rest cout
  93 --  where
  94 --    (s, cout) = full_adder a b cin
  95
  96 -- vim: set ts=8 sw=2 sts=2 expandtab: