-разрядный паралельный сумматор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскка Социалистических Респубпик(43) Опубликовано 2504.78.Бюллетень 51) М. Кл, 6 06 7 7/50 евцаратевааые воюете 6 вввта Маааетрое аае аа ааааа азоервтваааа отарытаа 53) УД 6818(088.8) ата опубликования описания 180478) ЗаяВИтЕЛЬ Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революци 4) Ы-РАЗРЯДНЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СУММАТО ИзобретенНой техникев арифметичеспециалиэирошинах большоИзвестеннакапливающереноса, состторов с сохриых в структмирование мнчисел 1).Недостаткоются эначителты,е относится к вычислитель- может быть использовано ких устройствах ЦВМ и анных вычислительных мапроизводительности, 5 ногоступенчатый сумматор о типа с сохранением пеящий из нескольких сумма" нением переноса, соединенру, которая допускает сум жества многоразрядных выход матор ходно держк разр ч м такогьные апп сумматора ратурные э атра)5 Известен параллельный двоичный сумматор накапливающего типа, содержащий триггера, элементы задержки и входную логику, формирующую сигналы сдвига нужных разрядов 21.Такой сумматор имеет низкое быстро действие.Прототипом изобретения является Хразрядный параллельный сумматор, содержащий входные и выходные шины, И одноразрядных сумматоров, элементы задержки, причем .первый вход одноразрядногосумматора 1-го разряда (= 1 М)подключен к соответствующей входной шине через- 1) элементов задержки,суммы этого одноразрядного сума подключен к соответствующей вый шине через (М-( )элементов заи, выход переноса каждого одноядного сумматора (-го разрядаерез элемент задержки подключен ковходу пеоеноса одноразрядного сумматора (+1)-га разряда 33.В этом сумматоре необходимо использовать блок сдвига числа и блок промежуточной памяти, составляющие около 35 оборудования всего устройства.Кроме того, производительность сум- .матора,когда число слагаемых тп близкок М, например тп:т 4, число тактовнеобходимых на обработку одного слагаемого, не может быть меньше (1+ (о 14 )Целью изобретения является упрощение сумматора и повышения его быстродействия,Достигается она тем, что в каждыйразряд И -разрядного,параллельногосумматора введен элемент И и элементзадержки, причем выход суммы каждогоодноразрядного сумматора ( -го раэряда через элемент задержки подключенк первому входу элемента И, выход которого подключен ко второму входу одноразрядного сумматора этого же раэрялв,а второй вход этого же элемента И лодключен к выходу введенного элемента задержки этого разряда, выход которого подключен ко входу введенного элемента задержки ( (, +1)-го разряда, а вход - к выходу введенного элемента задержки ( ( -1)-го разряда, вход введенного элемента задержки первого разряда подключен ) шине запрета Формирования суммыаНа чертеже дана Функциональная схема пятиразрядного параллельного сумматора.Входные и выходные шины 1 и 2 сумматора через последовательно соединенные элементы 3 задержки подключены к одному иэ входов и выходу суммы, соответственно, каждого одноразрядного сум-матора 4. Выход переноса каждого (-го одноразрядного сумматора 4 соединен через элемент 5 задержки (такойчто сигнал на его выходе появляется через ,время 1, равное интервалу подачи слагаемых на входные шины) со входом переноса (+1)-го одноразрядного сумматора 4. Выход суммы каждого-го одноразрядного сумматора 4 через элемент б задержки (такой, что сигнал на 25 его выходе появляется также через время Т ) элемент И 7, второй вход которого через последовательно соединенные элементы 8 задержки подключены к шине Э запрета Формирования суммы. 30В исхоДном положении на входных минах 1 присутствуют нулевые сигналы, В процессе суммирования на входные шины 1 через интервалы времени, равные С, подаются суммирующие числа. Через время Т первый разряд первого слагаемого пройдет через сумматор 4 первого разряда, элемент 6 задержки и элемент 7 первого разряда и попадает на второй вход сумматора 4 первого разряда. В это же время Т на входные шины подается второе слагаемое.В следующем такте ( 2 Т ) происходит суммирование в сумматоре 4 первого разряда первых разрядов первого и второго слагаемых и сумма их через элемент 6 45 задержки и.элемент И 7 первого разряда, поступит на второй вход сумматора 4 первого разряда. В это же время ( 2 Т ) второй разряд г 1 ервого слагаемого, пройдя через элемент 3 задержки, сумматор 4второго ряда, элемент б задержки иЭлемент И 7 второго разряда поступитна второй вход сумматора 4 второго разряда. Перенос,сформированный при суммировании первых разрядов, через элемент 5 задержки поступит на вход переноса сумматора 4 второго разряда; вто"рой разряд второго слагаемого, пройдяэлемент 3 задержки, попадет на,ервыйвход сумматора 4 второго разряда 60В последующем такте (3 Г ) происходит суммирование первых разрядов суммы предыдущих двух слагаемых н третьего слагаемого поданного на входные шины,суммнроэани вторых разрядов первых двух слагаемых с учетом переноса сформированного при суммированнии первых разрядов эТих же слагаемых,В это же время (3 Т ) полученные суммы поступают соответственно через элемент б задержки и элемент И 7 первого разряда на второй вход сумматора 4 первого разряда; через элемент б задержки и элемент И второго разряда на второй вход сумматора 4 второго разряда. Перенос, сформированный в сумматоре 4 первого разряда, пройдя через элемент задержки 5, поступит на вход переноса сумматора 4 второго разряда, а перенос, сформированный сумматором второго разряда 4, через элемент задержки 5 - на вход переноса сумматора 4 третьего разряда. В этот же момент времени (3 Г )третий разряд первого слагаемого, пройдя два элемента задержки 3, сумматор 4 третьего разряда, элемент 6 задержки, элемент И 7 третьего разряда, попадет на второй вход сумматора 4 третьего разряда, а на первый вход этого же сумматора, пройдя два элемента задержки 3 поступит третий разряд второго слагаемого; на первый вход сумматора 4 второго разряда, пройдя элемент задержки 3 поступит второй разряд третьего слагаемого, а на входные шины подается четвертое слагаемое.Таким образом, в каждом последующем такте, происходит суммирование-х разрядов результата от сложения (тл- М ) слагаемых, где =тл, тл-,.3,2, 1, и (тп- М1 )-го слагаемого.Через время ( тп - 1 )Т" на втором входе сумматора 4 первого разряда появится сумма первых разрядов ( тп - 1 ) слагаемого, а на первом входе этого же сумматора первый разряд тп -го слагаемого. В следующем такте тлГ происходит суммирование этих разрядов.Для очистки сумматоров 4 перед суммированием следующего массива чисел на второй вход элементов И 7 подаются импульсы запрета формирования суммы с шины 9 запрета Формирования суммы. Схема подачи этого импульса может быть реализована, например, следующим образом. В момент времени тп через элемент 8 задержки на второй вход элемента И 7 первого разряда подается необходимый импульс, разрывающий цепь обратной связи выхода суммы сумматора 4 первого разряда со вторым входом этого же сумматора. В следующем такте (тА )Г импульс, разрывающий цепь обратной связи выхода суьмы (-го сумматора с вторым входом этого же сумматора, пройдет второй элемент 8 задержки и поступит на второй вход элемента И 7 второго разряда, Полученная сумма первых разрядов проходит элемент 8 задержки, а в сумматоре 4 второго разряда пройдет суммирование вторых разрядов суммы (т -1)-го слагаемого и тп -го слагаемого с учетом переноса, сФормированного в предыдущем такте при сложении603991 этих же чисел, В следующем такте(тг)7 импульс, разрывающий цепь обратной связи выхода суммы-го сумматора со вторым входом этого же сумматора, пройдет третий элемент 8 задержки и поступитя на второй вход элемента И 7 третьего разряда. Полученные суммы первых и вторых разрядов тп слагаемых пройдут соответственно второй и первый элементы 6 задержки, а в сумматоре 4 третьего разряда произойдет суммирование треть- Ю их разрядов суммы (тп)-го слагаемого и-го слагаемого с учетом переноса, сформированного в сумматоре 4 второго раэряда при суммировании вторых разрядов этих же слагаемых в предыдущем 15 такте.Таким образом,через время (гг+У)Г результат суммирования-го разряда тп слагаемых пройдет ( К -1. ) элементов 8 задержки и появится на вы ходных шинах. Следовательно, на обработку одного слагаемого необходимозатратить ,1+ щ ) тактов. Применение для реализации данного сумматора широкораспространенной 155 серии дает воз можность при сокращении 6 затрат оборудования на 30 получить быстродействие порядка 45 нс. Формула изобретения К -разрядный параллельный сумматор, содержащий входные и выходные шины, Ы одноразрядных сумматоров, элементы задержки, причем первый вход одноразрядного сумматора 1-го разряда =., ;М) подключены к соответствующей входнойшине через в 11 элементов задержки,выход суммы этого одноразрядного сумматора подключен к соответствующей выходной шине через (Ж - 1 элементовзадержки, выход переноса каждого одноразрядного сумматора 1 -го разрядачерез элемент задержки подключен ковходу переноса одноразрядного сумматора ( + 1 ) -го разряда, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения сумматора и увеличения его быстродействия, в каждый разряд М -разрядного параллельного сумматора введенэлемент И и элемент задержки, причемвыход суммы каждого одноразрядного сумматора . -го разряда через элементзадержки подключен к первому входуэлемента И, выход которого поцключенко второму входу одноразрядного сумматора этого же разряда а второй входэтого элемента И подключен к выходувведенного элемента задержки зтога разряда, выход которого подключен ко входу введенного элемента задержки(.1 ) -го разряда, а вход . - к выходу введенного элемента задержки(г)-горазряда, вход введенного элементазадержки первого разряда подключен кшине запрета формирования суми.Источники. инФормации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент США Р 3515344,кл. 235-175, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 375645, кл.06 Р 7/385, 1971.3. Авторское свидетельство СССР9 360662, кл. б. 06 г 7/50, 1971,ПНИИПИ:Заказ 2097/4Тираж 82 б Пя иое Филиал ПППП; г г, г. Ужг.ргл, . . ,ка, а