Многовходовое суммирующее устровйство

(51) М. Кл, 6 061 750 Государственныи комитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий Опубликовано 30,12.74, Бюллетень4Дата опубликования описания 30,05.75 153)ЧК 681 325 э(54) МН 01 ОВХОДОВОЕ СУММ Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке арифметических устройств.Известно многовходовое суммирующее устройство, содержащее в каждом разряде сумматоры, сгруппированные в линейки, Выходы сумма каждого сумматора младших линеек соединены с входами сумматоров последующих линеек.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Это достигается тем, что в цем шины всех слагаемых каждого разряда подключены к входам сумматоров первой линейки, а выходы переноса сумматоров младших линеек соединены с одними из входов сумматорог, последующих линеек соседнего старшего разряда.На чертеке приведена схема двух разрядов суммирующего устройства ца девять чисел.Каждый разряд устройства разбит на линейки 1 - 5 (показаны штрцхпуцктирцыми линиями), ца вход ые шины 6 - 23 которых поступают цифры разрядов девяти слагаемых.В состав цсрвои линейки гходят цеполцыс сумматоры 24 - 29, во вторую - сумматоры 30 - 33, а остальные три линейки содержат по два таких сумматора. Каждая пара неполных сумматоров образует полньш сумматор на три входя, для его выход 34 суммы каждого неполного сумматора 24 соединен с входом сумматора 5, а выходы 35 перенося обоих неполных сумматоров 24 ц 25 объедц цены п образуют один выход 36 переноса.На входы 37 - -14 младшего разряда суммирующего устройства подаются сигналы переносов с младц.его разряда. С выходов 45 - 52 снимаются переносы со старшего разряда, с о выходов 53 и 54 - зцячсцце суммы каждогоцз разрядов сумматора.Выходы 55, 56 ц 57 сумматоров первойлинейки подключены к входам сумматоров 30, 31 второй линейки. Аналогично соединя; ются выходы сумматоров каждой линейкиразряда суммирующего устройства.Число входных шин переносов в разрядопределяется количеством суммируемых чисел и и порядковым номером разряда. С рос О том порядкового номера разряда, начиная ссамого младшего, увеличивается количество шцц переносов в него, В процессе этого роста достигается предельная цифра (ц - 1), которая остается и для всех оолсс старших разрядов с порядковым номером цс более чем (г+1), где г - разрядность суммпруемых чисел. Самый младший разряд, содержащий (г - 1) шцц переносов, имеет ту особеццость, что с него начинается цепочка последователь- ЗО ного распрострацеция переноса в старшие3разряды, В разрядах с порядковым номером, большим (г+1), количество шин переносов в разряд постепенно падает до единицы в самом старшем разряде устройства. Количество линеек в разряде зависит от порядкового номера его и количества слагаемых.При суммировании девяти чисел максимальное количество чнцеск в разрядах равно пяти. Количество разрядов сумматора определяется количеством п и разрядностью суммирующих чисел,Указанный метод построения суммирующего устройства обеспечивает параллельное распространение переносов во всех разрядах одновременно и наличие всего одной цепочки последовательного распространения переноса независимо от числа слагаемых.Устройство работает следующим образом, На входные шины чисел разрядов (6 - 23) поступают одновременно сигналы, обработка которых ведется на первой линейке каждого из разрядов. Пройдя элементы первых линеек разрядов (в т-м разряде это 24 - 29, сигналы с выходов суммы сумматоров первых линеек подаются на входы сумматоров второй линейки этого же разряда (элементы 30, 31), сигналы с выходов переноса - на входы сумматоров второй линейки соседнего старшего разряда (элементы 32, 33 в (т+1)-м разряде). В следующих по порядку линейках (второй, третьей и т. д.) сигналы обрабатываются аналогичным образом до тех пор, пока сигнал пройдет на выход суммы сумматора последней (пятой),чинейкн разрядов (выходы 53 и 54).Рассмотрим конкретный пример работы сумматора.Пусть на входные шины 6 - 10 чисел подаются пять сигналов, соответствующих единицам в кодах суммируемых чисел лг-го разряда, а ца входные шины 40 и 41 цереносов - два сигнала, соответствующие единицам в кодах переносов из (т - 1)-го разряда.На остальные входные шины разрядов поступают сигналы, соответствующие нулям в кодах чисел или переносов. При рассмотренных усчовиях пунктирные линии около цепей коммутации наглядно иллюстрируют динамику прохождения сигналов в двух разрядах устройства. При этом коды суммы в lп-м и (т+1)-м разрядах содержат единицы (выходы 53, 54), а из (п+1)-го разряда вы 45534 1)рабатывается один сигнал переноса (по шине 49) в (т+2)-й разряд. Уровень расположения шин переносов по линейке разряда соответствует очередности по времени появления сигнала в шине переноса.Суммирующее устройство содержит минимально возможное количество логических элементов в схеме и имеет высокую скорость суммирования чисел.Можно показать, что время суммированияп чисел разрядностью г на предлагаемом устройстве составляет величину= (6,6 1 ди - 4,6) т, + (г - 1) т,.Задержки элементов И, ИЛИ, ЗЛ.ПРЕТ, из которых состоит неполный сумматор, приняты одинаковыми и обозначены в формуле т, . Первое слагаемое представляет собой время параллельного распространения 2 О переносов в устройстве с точностью до 2 т, ,Важно отметить логарифмический характер зависимоСти его от количества суммируемых чисе,ч, что обеспечивает слабое увеличение т с ростом л.25 Второе слагаемое определяет время сквозного распространения переноса в суммирующем устройстве.Необходимый для построения устройстваобъем оборудования в единицах неполного ЗО сумматора может быть определен по выражениюЕч = 2 (и - 1) г. - (1 ра) )цЗдесь второе слагаемое означает округлезгЗд нне значения до целого в большую сторону.Предмет изобретения40 Многовходовое суммирующее устройство,содержащее в каждом разряде сумматоры, сгруппированные в линейки, выходы сумма каждого сумматора младших линеек соеди.иены с входами сумматоров последующих ли 45 неек, отличаощеесд тем, что, с целью повы 1 нения быстродействия устройства, в нем ши.ны всех слагаемых каждого разряда подключены к входам суМматоров первой линейки, а выходы переноса сумматоров младших ли 5 О неек соединены с одними из входов суммато.ров последующих линеек соседнего старшего разряда.)ррсктор Е. Подписно каз 864 ИИ в СССР 15 1 б 7 1 Ю О РО Л Л Л едактор И. Грузов Составитель А. Войников Текред Г. Васильева Изд,1969Государственного коми ло делам нзобрет Чосква, Ж, Рауш Тираж 624тета Совета Минцсний и открытийская наб д 4/5 МОТ, Загорский филпа