Rangkaian Penjumlah Adder RANGKAIAN PEMBANDING DAN PENJUMLAH
                                                                                Gambar 7.15 : Rangkaian penjumlah paro.
Rangkaian  penjumlah  seperti  gambar  7.15  tersebut    hanya    dapat  digunakan untuk  menjumlahkan  biner  pada    posisi    satuan    saja,      artinya  tidak  dapat
digunakan  untuk  menjumlahkan  posisi  duaan,    empatan,  delapanan,  dan seterusnya.  Hal ini disebabkan karena  rangkaian penjumlah tadi tidak memiliki
masukan  untuk  simpanan    hasil  penjumlahan  dari    posisi    sebelumnya. Rangkaian    dengan    sifat  seperti  itulah  yang  dikenal  sebagai  rangkaian
penjumlah    paro  half  adder.  Simbol  dari  rangkaian  penjumlah  paro  tampak pada Gambar 7.16 di bawah ini.
Gambar 7.16 : Simbol rangkaian penjumlah paro.
Rangkaian Penjumlah Penuh Full Adder atau FA
Sebagaimana telah dipelajari,  penjumlah  paro  hanya  dapat digunakan untuk proses penjumlahan bilangan pada  posisi  satuan saja, atau lebih umum
pada    bagian    LSB-nya    saja    LSB    singkatan  dari  Least  Significant  Byte karena    tidak    tersedia    terminal  masukan    untuk    menampung    terjadinya
simpanan    dari    posisi  sebelumnya.  Padahal    proses    penjumlahan    pada umumnya    melibatkan  simpanan.    Suatu    rangkaian    yang    memenuhi    syarat
A B
S  Jumlah
C  Simpanan
HA
S  atau 
C A
B
tersebut    dikenal    sebagai    rangkaian    penjumlah    penuh    full    adder.  Tentu saja  rangkaian    penjumlah    penuh    memiliki    tiga    terminal  masukan  dan    dua
terminal  keluaran.  Sekarang dapat dipikirkan fungsi dari rangkaian penjumlah penuh.  Kita  dapat merancang suatu rangkaian gerbang logika yang  berfungsi
sebagai  penjumlah  penuh.  Lebih  dahulu  kita  susun    suatu    tabel    kebenaran yang menunjukkan perubahan nilai-nilai  masukan  dan  keluaran untuk semua
keadaan  masukan  yang  mungkin.  Tabel    7.6    berikut    adalah  tabel  kebenaran suatu rangkaian dengan tiga masukan  A,  B, dan C
i
serta dengan dua keluaran S dan C
.
Tabel 7.6 :
Baris ke
Masukan Keluaran
A B
C
i
S C
o
1 2
3 4
5 6
7 1
1 1
1 1
1
1 1
1
1
1
1 1
1
1
1 1
1 1
1
Oleh  karena  terdapat  dua  keluaran,  kita  akan   merancang  rangkaian untuk setiap keluaran secara individual. Berdasarkan  tabel 7.6 dapat kita turunkan ke
dalam  Peta  Karnaugh  untuk  kedua  keluaran  yang masing-masing  tampak pada  Gambar 7.17.
AB C
i
A B A
B AB
A
B
AB C
o
A B A
B AB
A
B
C
i
1 1
C
o
1 C
i
1 1
C
o
1 1
1
a   Jumlah  S b  Simpanan  C
o
Gambar 7.17  : Tabel kebenaran rangkaian penjumlah penuh a  Untuk tabel keluaran Jumlah S
b  Untuk terminal keluaran simpanan C
Persamaan logika untuk Keluaran Jumlah  S  berdasarkan  pada  gambar 7.17 a adalah :
S   = Sm 1,2,4,7 =
A B
C
i
+
A
B
C
i
+ A
B C
i
+ ABC
i
=
A B
C
i
+ B
C
i
+ A
B C
i
+ BC
i
______ =
A
B  C
i
+ A B  C
= A + B  C
i
. 7.10
Sedangkan  persamaan  logika  untuk  Keluaran  Simpanan  berdasarkan    pada gambar 7.17 b adalah :
C   = Sm 3,5,6,7 = BC
i
+ AC
i
+ AB. 7.11
Diagram rangkaian logika untuk penjumlah  penuh  FA  sebagai realisasi dari persamaan  7.10  dan  persamaan  7.11    di  atas    terlihat  pada  Gambar  7.18
berikut.
Gambar 7.18 : Diagram rangkaian penjumlah penuh FA
Gambar  7.18    bukanlah  satu-satunya    rangkaian  penjumlah  penuh,    masih banyak cara  yang  dapat  digunakan  untuk  menghasilkan  persamaan logika
yang  sesuai  dengan    keluaran  S  dan  C.    Cara    lain  untuk  mendapatkan rangkaian penjumlah penuh adalah dengan  menyusun dua penjumlah paro dan
satu gerbang OR seperti tampak  pada Gambar 7.19 di bawah ini.
Gambar 7.19 :  Diagram rangkaian penjumlah penuh A
B  C
i
S
C
o
A         S HA
B       C
o
A         S HA
B       C
o
S
C
o
C
i
A
B
Kita  telah  mengetahui  bahwa    setiap    rangkaian    penjumlah  penuh memiliki lima terminal, tiga  terminal  sebagai  masukan  A, B, dan C
i
dan  dua terminal    sebagai  keluaran  S  dan  C
.    Oleh  karena  itu,  untuk  selanjutnya rangkaian    penjumlah    penuh    digambarkan    dengan  simbol    seperti  tampak
pada  Gambar 7.20.
Gambar 7.20 : Diagram simbol rangkaian penjumlah penuh.
Penjumlah Jajar Paralel
Rangkaian  penjumlah  yang  telah  dipelajari  masih  terbatas  untuk menjumlahkan  dua bilangan biner  A dan B  yang  masing-masing 1 bit. Artinya
bilangan  A  hanya  dapat  bernilai  0    atau  1,  demikian  pula  bilangan  B  dapat berharga 0 atau 1 saja.  Dalam kenyataannya, mesin hitung  seperti  kalkulator
ataupun    komputer  melakukan    operasi    penjumlahan    dalam    bentuk    biner tetapi  setiap  bilangan  dapat  memiliki    bit    yang    lebih    besar    dari  pada  1  bit.
Untuk    alasan    ini,    marilah    kita    pelajari    rangkaian  penjumlah  yang  dapat menjumlahkan  dua  bilangan    yang    masing  masing  lebih  dari  1  bit.    Satu
rangkaian  penjumlah  paro    dan  beberapa  rangkaian  penjumlah  penuh  dapat disusun    menjadi    rangkaian  penjumlah  paralel    yang  dapat  menjumlahkan
bilangan- bilangan dengan bit besar lebih dari 1 bit.  Gambar 7.21  di  bawah ini  memperlihatkan  diagram  rangkaian  penjumlah  paralel  2    bit  yang  tersusun
atas  satu  penjumlah  paro  dan  satu  penjumlah  penuh.  Misalkan  hendak dijumlahkan  dua bilangan A dan B  yang masing-masing A = A
1
A dan B = B
1
B .
FA
C
i
A B
S
C
o
Gambar 7.21  :   Diagram rangkaian penjumnlah paralel 2 bit yang menggunakan HA dan FA.
Penjumlah  paro  HA  pada  gambar  7.21  di  atas  dapat    digantikan    dengan penjumlah  penuh  FA1  yang  terminal  simpanan  masukannya    C
i
dibuat  0 rendah. Perhatikan Gambar 7.22 berikut ini.
Gambar 7.22 :  Diagram rangkaian penjumlah paralel 2 bit tanpa HA. S
C
o
HA
S
C
o
FA A
1
B
1
C
i
A B
Empatan Duaan
Satuan
A
1
A B
1
B +
B
1
C
i
S
C
o
FA2 A
1
Empatan Duaan
Satuan
A
1
A B
1
B +
S C
o
FA1 A
B C
i
Agar  Anda  semakin  jelas,  marilah  kita  menyusun  rangkaian  penjumlah paralel  3  bit  dengan  menggunakan  tiga  buah  penjumlah  penuh.  Rangkaian
tersebut dapat digunakan  untuk  menjumlahkan bilang A = A
2
A
1
A dan bilangan
B  =  B
2
B
1
B .  Rangkaian  yang  kita  maksudkan  terlihat  pada  Gambar  7.23  di
bawah ini.
Gambar 7.23 : Diagram rangkaian penjumlah paralel 3 bit.
Berdasarkan  contoh-conttoh  pada  gambar  7.22  dan  gambar  7.23,  selanjutnya Anda  dapat  merancang  rangkaian    penjumlah    paralel    4  bit,  5  bit,  ...,  n  bit.
Ternyata, jika Anda  ingin  membuat  rangkaian penjumlah paralel  n bit,  Anda memerlukan    n    buah    rangkaian  penjumlah  penuh  FA.  Jadi  banyak  bit
bilangan    yang    akan  dijumlahkan  menentukan  cacah    rangkaian    penjumlah penuh yang diperlukan.  Rangkaian  penjumlah  paralel  n  bit  dapat  digunakan
untuk  menjumlahkan  dua  bilangan  A  dan  B  yang  masing-masing    bilangan adalah  A  =  A
n-1
A
n-2
... A
3
A
2
A
1
A dan  bilangan  B = B
n-1
B
n-2
... B
3
B
2
B
1
B .
Rangkaian  penjumlah  paralel sangat lazim digunakan dalam rangkaian digital. Tentu    saja  untuk  menghitung  hasil  penjumlahan    dari    bilangan    biner    yang
lebih panjang bit besar diperlukan penjumlah penuh yang  lebih banyak. Rangkaian penjumlah paralel banyak tersedia dalam   bentuk  rangkaian
terpadu  IC.  Salah  satu  yang  terkenal  adalah  dikemas sebagai rangkaian penjumlah  paralel  4  bit  yang  di  dalamnya terdiri dari empat buah penjumlah
A
2
A1  A B
2
B
1
B +
S
C
o
FA1 A
B C
i
4-an 2-an
1-an
8-an
S
C
o
FA2 A
1
B
1
C
i
S
C
o
FA3 A
2
B
2
C
i
penuh.  Untuk jenis  TTL IC tersebut berseri 7483 dan juga 74283,  sedangkan jenis  CMOS adalah 4008. Gambar 7.24  berikut  memperlihatkan  simbol  dari
penjumlah paralel  4 bit  yang  dikemas  dalam  IC  7483.  Masukan-masukan pada IC tersebut untuk  dua  bilangan  masing-masing 4 bit yaitu  A
3
A
2
A
1
A dan
B
3
B
2
B
1
B serta simpanan  C
i
.  Sedangkan  keluarannya  adalah   bit-bit   hasil penjumlahan  S
3
S
2
S
1
S dan simpanan C
.
Gambar 7.24 : Simbol penjumlah paralel 4 bit 7483
Dua atau lebih  penjumlah  paralel  dapat  dihubungkan  secara  kaskade  untuk menyesuaikan   penjumlahan   bilangan-bilangan  dengan bit yang lebih besar.
Sebagai  contoh  Gambar  7.25  di  bawah ini menunjukkan cara dua buah IC 7483  dihubungkan  secara  kaskade  untuk  menjumlahkan  dua  bilangan  yang
masing-masing  8 bit.
Gambar 7.25 : Dua IC 7483 yang dirangkai secara kaskade C
o
Penjumlah paralel 4 bit       C
i
7483 A
3
A
2
A
1
A
B
3
B
2
B
1
B S
3
S
2
S
1
S
C
o
Penjumlah paralel 4 bit       C
i
7483 A
7
A
6
A
5
A
4
B
7
B
6
B
5
B
4
S
7
S
6
S
5
S
4
C
o
Penjumlah paralel 4 bit       C
i
7483 A
3
A
2
A
1
A
B
3
B
2
B
1
B S
3
S
2
S
1
S
Dua bilangan yang dijumlahkan melalui  rangkaian  pada  gambar 7.25  di atas masing-masing adalah  A = A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A dan  B = B
7
B
6
B
5
B
4
B
3
B
2
B
1
B yang hasilnya  S =  S
7
S
6
S
5
S
4
S
3
S
2
S
1
S .  Cara  penjumlahannya adalah
Secara  lebih  rinci    dapat    dijelaskan    bahwa    IC  7483    sebelah    kanan menjumlahkan  bilangan  4  bit  LSB    yang    simpanannya    C      diumpankan  ke
masukan C  pada IC 7483 sebelah kiri.  Prosesnya  adalah
IC  7483  sebelah  kiri  menjumlahkan  bilangan  4  bit    MSB    beserta    simpanan yang dihasilkan dari IC 7483 sebelah kanan. Prosesnya  adalah
Sekarang  Anda  dapat  menyusun    penjumlah    paralel    dari  IC  7483    untuk menjumlahkan  dua bilangan  dengan bit yang lebih besar.
A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A B
7
B
6
B
5
B
4
B
3
B
2
B
1
B +
S
7
S
6
S
5
S
4
S
3
S
2
S
1
S
A
3
A
2
A
1
A B
3
B
2
B
1
B +
S
3
S
2
S
1
S C
i
C C
I
= 0 IC berikutnya
A
7
A
6
A
5
A
4
B
7
B
6
B
5
B
4
+ S
7
S
6
S
5
S
4
C
i
C C
dari  IC sebelumnya
                