Параллельный двоичный сумматор

(54) ПАРАЛЛЕЛЬ (57) Изобретен тОРислиольвах 1 И ДВО е отно и мож тся к быть тельнои технике зовано в арифме для суммировани ных в параллель Целью изобретен тических устро ко-тех- нницконие ар атурн быстродеиствия цель достигает ячейка двоично щая два тригге элемента ИЛИ, мент ИЛИ с соо СССР85,В,Ирон ища3. 93 в 1 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторнологическое бюро Ъодуль Виго политехнического институт(56) Авторское свидетельство31264165, кл. С 06 Р 7/50, 1Самофалов К. Г., КорнейчукТарасенко В,П, Цифровые элеквычислительные машины. Киев:школа, 1983, с. 187, 189, ри Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для суммирования чисел, представленных в параллельном двоичном коде,Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат и повыпение быстродействия устройства.На чертеже представлена функцио" нальная схема трех соседних ячеек па раллельного двоичного сумматора.Ячейки 1 (3. - 1) - 1 (ь + 1) содержат первые 2( - 1 ) - 2(х + 1) и вторые 3 (х - 1) - 3 ( + 1) триггеры, первые элементы И 4 (1 - 1) - 4 (х + 1), вторые 5( - 1)- 5 (х + 1) и третьи 6 (1 - 1) - 6 ( + 1), а также первые 7 (1-1)- "7 ( + 1), вторые 8 (х - 1) - 8 (+ +1) и третьи 9 (1 - 1) - 9 ( + 1) элементы ИЛИ. Сумматор содержит также шину 10 синхронизации. я чисел, представленном двоичном коде,ия является сокращен затрат и повышениесумматора. Указаннаяя тем, что каждаяо сумматора, содержаа, три элемента И,дваодержит третий эле"ветствующими связями Работу сумматора опишем на примере работы ячеек 1 (5. - 1), 1 (1) и 1 ( + 1), изображенных на чертеже. На первый и второй информацион" ные входы каждой ячейки подаются значения соответствующих разрядов слагаемых А и В, например разряды а и Ъ 1 подаются на первый и второй входы элемента И 4 , являющиеся первым и вторым информационными входами ячейки 1 (х), а также на соединенные с ними первый и второй входы второго элемента ИЛИ 8 . По синхроимпульсу СИ, поступаемему с шины 10 синхронизации одновременно на С-входы всех триггеров сумматора, триггеры устанавливаются в состояние,соответствующее состоянию их В-входов,Инверсный выход второго триггера 3 (х ), являющийся выходом инверсного переноса и;, ранен в начальный момент после сигнала СИ единице в томс учае, если значение -го разрядах тя бы одного из слагаемых равнонулю.Далее происходит асинхронное распространение сигналов переноса и ин."версного переноса. Значение сигналапереноса Р определяется логическиьи Аункциями элементов 7 , 5 (б (з.) и их входными сигналами Ц;сн си сю.рЧ 1+ и Р 1-1 ; Р= ( Й 1 Л Ягде с 1 - сигнал инверсного переноФ.15са из ячейки 1 ( + 1);Р, - сигнал переноса из ячейкиси си(1 - 1)Ц, й- состояние соответственнофвыхода первого триггера2 (х) и прямого выхода 2 Овторого триггера 3ячейки 1 (.) после воздействия сигнала СИ.Если разряды а. и Ъ, были равны() 25единице, то состояние триггеров 2и 3 (х) (й;, и й., ) первоначальноИравно единице, инверсный перенос с 1равен нулю, а перенос определяетсязначением 1,;+ . Если сигнал 0;,равен нулю, то состояние ячейки 13 Оне изменится до тех пор, пока до нее1,не дойдет распространение сигнала инверсного переноса с со стороны с.гарших разрядов сумматора, т,е. пока сигнал сне станет ранен единице. 35нАналогично, пока не изменится состояние ячейки 1 , сигнал с 1, будет расйвен своему начальному значению Ч;= О (для указанных вьппе начальныхусловий) и будет удерживать в нуле 40сигнал Р 1 в ячейке 1 (. - 1) внесИ сизависимости от значения Ц, 1 Ц,;.,1и Р: Р = с Лй(А (Ц,1,11 1-г.Если инверсный перенос с 1; из ячейки 1 (1 + 1) равен единице, то через время, определяемое задержкой элементов И 5 Ь ) и ИПИ 7перенос Р;станет равным единице и установит поВ-входам в нольтриггеры 2и 3, и по Б-входу н единицу второйтриггер 3 (х + 1) ячейки 1 ( + 1).При этом, если триггер 2 ( + 1) находится в состоянии Ц.,1, = 1, исигнал иравен едийице, переносЙраспространяется далее через элементы б (3. + 1) и 7 (3. + 1), При этомчерез время задержки срабатыванияуказанных элементов сигнал становится равен единице, Поскольку послеустановления триггера 3н единицу инверсный перенос с , становится равным нулю согласно выражению(1), а единичное значение переносаР поддерживается единичным сос 1+(тоянием триггеров 2 ( + 1), 3 ( ++ 1) через элементы 5 ( + 1) и7 ( + 1) до тех пор, пока этот сигнал не установит по В-входам в нольтриггеры 2 (1 " 1) и 3 ( + 1), Таким образом, отсутствует возможностьустановки тригг ер а 3 (+ 1 ) в неопределенное состояние в момент равенства единице сигналов Р, и Р,так как воздействие на В-вход триггера 3 ( + 1 ) сигналом Р; +, продолжается после снятия сигнала до установления триггеров 3 (1 + 1) и2 ( + 1) в ноль,После установления триггеров2 , 3в ноль сигнал с 1 равенединице, и если в ячейке 1 (х - 1)имеется условие возникновения сигнала переноса Й 1 ф(й 1; 11 ф 1-а)сигнал Р;на выходе элемента ИЛИ7 (. - 1) становится равен единицеи устанавливает по Б-входу н единицутриггер 3 (1), Поскольку на предыдущем этапе распространения переносаи инверсного переноса триггеры 2 .и 3 (5.) были установлены в ноль, итриггер 2 (х) сигналом Р; 1 в единицу не устанавливается, перенос изячейки 1 ( - 1) в ячейку 1далее н ячейку 1 ( + 1) не распространяется,Из описанного ныне следует, чтоперенос Р в любой ячейке может возникнуть в процессе суммирования парычисел только один раз, поскольку после возникновения сигнала переносаР; в соответствии с выражением (1),триггеры 2 (1) и 3устанавливаются в ноль, и н случае поступленияв ячейку 1переноса Р;, в еди- .ящу установится только триггер3 (1).По окончании процесса распростра.нения .переноса в ячейке 1 (х) возможны три ситуации:состояние обоих триггеров 2 ,3 (х) равно нулю - если разряды слагаемых а Ъ; были равны нулю и перенос из ячейки 1 (1 - 1) в ячейку(1) не возникал, либо, если изячейки 1 (х) осуществлялся переносР, н ячейку 1 ( + 1) и также отсутА 0111 В 0111 И 011Р Я 110 ч ч ч Пример 2,А 0101 Ч Ч Ч гОО" ГО"13 О 1 Д В0011 Я 000 Пр имер 3. 0101 В 1 О 1СО 1 Э СОЗ СООю ч10 110 ствовал после этого перенос Р; ,ли-бо перенос Р, привел к возникновению переноса Р .и, как быпо доказано выше, вторично возникнуть не мог;состояние триггера 2 (1) равноединице, а триггера 3 (1) - нулю,если единице был равен только один изразрядов а; и Ь, и перенос Р;, невозникал;состояние триггера 2нулевое,3 (1) - единичное, если в ситуацииравенства нулю состояний триггеров2 (1), 3вследствие нулевогозначения разрядов а,и Ь; или возникновения сигнала переноса Р; после поступления равных единице разрядов а, и Ь осуществлялся переносР;, из ячейки 1 ( - 1). Результатсуммирования в ячейке- разрядПример 1,суммы Я; определяется дизъюнкциейвыходов триггеров 2и 3натретьем элементе ИЛИ 9 : Я,5 Рассмотрим несколько примеров выполнения суммирования двух двоичныхчисел в предлагаемом устройстве.Состояние первого и второго триггеровкаждой ячейки записывается парой двоичных разрядов в квадратных скобках,причем состояние первого триггера ячейки записывается в правом 15 разряде пары% состояние второготриггера - в левом разряде, Пунк,тирной линией обозначается распространение инверсного переносасплошной - распространение переноса Р. Ч О 101 ОО1 Р03 Г 103 АОД О"0 Я = 1 10 Р Р РЧ ЧГ 03 ОО Оп ООм ч1 0 0 ОПриведенное описание функционирования предлагаемого сумматора и при,мееры показывают соответствие выпол,няемого в нем суммирования правилам ,двоичной арифметики,5,Формула изобретенияПараллельный двоичный сумматор, ,содержащий одноразрядные суммирующиеэячейки каждая из которых содержит 20 два триггера, три элемента И, дваэлемента ИЛИ, причем входы синхронизации первого и второго триггера25соединены с шиной синхронизации сум матора, первый вход первого элемента И каждой суммирующей ячейки соедр нен с первым информационным входом сумматора, первые входы второго и третьего элемента И соединены с выходом первого триггера, второй вход З 0третьего элемента И соединен с входом переноса одноразрядной суммирующей ячейки, первый и второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходомсоответственно второго и третьегоэлементов. И, а выход соединен с первым установочным входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с выходом инверсного переносаодноразрядной суммирующей ячейки, вы ход второго элемента ИЛИ соединен с информационным входом первого тригге", ра, вход переноса каждой одноразрядной суммирующей ячейки, кроме первой,ч ч ч0 0соединен с выходом переноса предыдущей ячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат и повышения быстродействия, в каждую одноразрядную суммирующую ячейку введен третий элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом разряда суммы сумматора первый вход соединен с выходом первого триггера, второй вход соединен с прямым выходом второго триггера и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и с входом инверсного переноса одноразрядной суммирующей ячейки, второй вход третьего элемента И соединен с вторым установочным входом второго триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с уста" новочным входом первого триггера и выходом переноса однбразрядной суммирующей ячейки, выход первого элемента И соединен с информационным входом второго триггера, первый вход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, в каждой суммирующей ячейке второй вход первого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и вторым информационным входом сумматора, выход инверсного переноса каждой одноразрядной суммирующей ячейки, кроме первой, соединен с входом инверсного переноса предыдущей ячейки.1571577 Составитель Н), Варакиндактор Т.Лазоренко Техред Л,Сердюкова Корректорто М. Пож Подписное КНТ СССР тениям и открытиямская наб., д, 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гага ЗакаВНИИПИ 1512. тираж 563Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра