تصميم وتنفيذ دائرة حسابية ومنطقية 4-بت (4-bit Arithmetic & Logic Unit)

-المشروع عبارة عن دائرة حسابية ومنطقية 4-بت (4-bit Arithmetic & Logic Unit) تم تصميمها باستخدام البوابات المنطقية الأساسية (AND – OR – XOR – NOT) لتنفيذ عمليتين رئيسيتين: الجمع (Addition) والمقارنة (Comparison) بين رقمين ثنائيين مكونين من 4 بت، يُمثَّلان بالمدخلين A (A3–A0) و B (B3–B0).

-تقوم الدائرة أولًا بتنفيذ عملية الجمع الثنائي، حيث يتم جمع كل بت من A مع البت المناظر له من B باستخدام بنية تشبه الجامع الكامل (Full Adder)، ويظهر الناتج في أربع خانات (S0–S3)، بينما يُظهر الخرج CF (Carry Flag) وجود حمل ناتج عن عملية الجمع.

بجانب الجمع، تحتوي الدائرة على جزء منطقي للمقارنة، يقارن القيم الثنائية بين الرقمين لتحديد العلاقة المنطقية بينهما:

A = B إذا كانت كل البتات متطابقة.

A > B إذا وُجد أول اختلاف وكانت قيمة A أعلى في البت المقابل.

B > A في الحالة العكسية.

-تعتمد المقارنة على فحص البتات من الأعلى للأدنى (من A3 وB3 نزولًا إلى A0 وB0) باستخدام بوابات XOR وAND وNOT لتحديد أول اختلاف بين الرقمين.

من خلال الدمج بين الجزأين الحسابي والمنطقي، توفر الدائرة مخرجات دقيقة لكل من العمليات الحسابية والمنطقية في وقت واحد، مما يجعلها نموذجًا مبسطًا لفكرة الوحدة الحسابية والمنطقية (ALU) المستخدمة داخل المعالجات الرقمية.