Последовательный одноразрядный двоичный сумматор

(19) (П) 5703 А 51)5 С 06 Р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ничес (ЛеИ.Красюк, аховский СР86.Аисли ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМОРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Ленинградский электротехкий институт им. В.И.Ульяновамина)(56) Авторское свидетельство СС9 1233133, кл. С 06 Р 7/50, 19Дроздов Е.А., Комарницкий В.Пятибратов А,П. Электронные вычтельные машины Единой Системы.М,ф Машиностроение, 1979, с.227,рис. 6.12 б.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в процессорах ЭВМ и других устройствах обработки дискретной информации, например в устройствах дискретной автоматики и предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения - расширение области применения эа счет обеспечения самосинхронного режима работы. Сумматор содержит входы 1 парафазных кодов разрядных значений слагаемых, три элемента И-ИЛИ-НЕ 2, 3, 4, два входных элемента И-НЕ 5.и 6, две пары вспомогательных элементов И-НЕ 7, 8 и И-ИЛИ-НЕ 9 и 10 и выходы парафаэ-. ного кода разряда суммы 11 и 12. ф1 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в процессорах ЭВИ и другихустройствах обработки дискретной информации, например в устройствахдискретной автоматики и предварительной обработки измерительной ин формации,Цель изобретения - расширениеобласти применения последовательных одноразрядных двоичных сумматоров за счет обеспечения самосинхронного режима работы.На чертеже представлена функцио,нальная схема последовательного одноразрядного двоичного сумматора,Последовательный одноразрядныйдвоичный сумматор содержит прямые иинверсные (парафазные) входы 1 слагаемых, три элемента И-ИЛИ-НЕ 2 - 4Ф 9два элемента И-НЕ 5 и 6, первыйтриггер, содержащий два элемента-НЕ 7 и 8, второй триггер, содержаий два элемента И-ИЛИ-НЕ 9 и 1 О,пря.ой выход 1 устройства, инверсныйыход 12 устройства, причем входыервого элемента И-ИЛИ-НЕ 2 соедияены с входами 1 устройства такимрбразом, что одна группа входов эле мента И-ИЛИ-НЕ соединена с первымпрямым и вторым инверсным входами 1слагаемых, вторая группа входов элемента И-ИЛИ-НЕ соединена с первымИнверсным и вторым прямым входами 1слагаемых.Работа сумматора происходит в режиме "Запрос-ответ", при этом сумма 1 ор может находиться в двух состояниях: в нерабочем и .рабочем, и кажфое из этих состояний может быть пройндицировано в любой произвольныймомент времени по результатам аналиЗа соотношения значений входных и выхоных переменных. Обозначим инверсМные входы 1 сумматора через а и Ь, аПрямые - через а и Ь. Прямой выход11 сумматора обозначим через, , аинверсный выход 12 - через , . В исходном нерабочем состоянии сумматора на его входах и выходах значениясИгналов соответствуют нерабочим кодовым комбинациям входных и выходныхпеременных: а = а = Ь = Ь = 0 и Ж =- О, которые в дальнейшем именуются спейсером. Следовательно, наличиеснейсеров на входе и выходе сумматора свидетельствует о нерабочем состОянии сумматора и его готовности к приему входной информации и ее преобразованию. Подача рабочих кодовых комбинаций, соответствующих некоторым разрядным значениям слагаемых, на вход сумматора (аа А Ь 4 Ь) инициирует запуск сумматора в фазу установки рабочего состояния, для которой однозначным признаком является отсутствие спейсера на входе и нулевой спейсер на выходе сумматора;,КО. Фаза установки длится до момента получения выходного сигналаЕ, после чего сумматор переходит в рабочее состояние. Сброс входных сигналов сумматора в спейсер приводит к началу фазы гашения рабочего состояния, Признаком этой фазы является спейсер на входе сумматора и выходной сигнал ,У Ф;У . После завершения фазы гашения сумматор возвращается в исходное нерабочее состояние с нулевыми спейсерами на входе и выходе и готов к приему и преобразованию информации в следующем рабочем циклеСумматор работает следующим образом.Обозначим для удобства выходы первого и второго входных элементов И-НЕ 5 и 6 соответственно через к и .У, а выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ 2 - через 6 . Положим также, что на выходах элементов И-НЕ 8 и 7 первой пары вспомогательных элементов реализуется логическая функция (х, х). Для указанных переменных справедливы следующие функциональные зависимости:у = аЬ, е = аЬ, С = (аЬчаЬ). Состояние первого КБ-триггера, образованного первой парой вспомогательных элементов И-НЕ 7 и 8 (х,х)(0,1), может измениться на одном и только одном наборе значений входных переменных: а = Ь = 1. При этом значение переменной у сбрасывается в О, что приводит к установке переменной х в значение 1, и триггер переключается в состояние (х,х)(1,0). На всех остальных наборах значений входных переменных (а = = Ь = 0 и а Ф Ь) состояние триггера (х, х) = (0,1) остается неизменным, Другое исходное состояние триггера (х,х) = (1,0) может измениться только на входной наборе разрядных.значений слагаемых а = Ь = О, т.е. при а = Ь = 1При этом переменная на161выходе элемента И-НЕ 5 принимает значение О, и триггер переключается в состояние (х,х) = (О,1), Следовательно, на выходах первой пары вспомогательных элементов И-НЕ 8 и 7 формируется значение логической функциих = РбЧаЬ, х = РРаЬ,5703 6 следующие выражения: для нерабочего, состояния сумматорахуЧР= РЧР = О,5= хгЧР, РЧР = О,и для рабочего состояния сумматорагде х - значение сигнала переноса встарший разряд суммы, полученное по разрядным значениям слагаемых с учетом величины сигнала переноса из младшего разряда суммы Р.Таким образом, триггер на первой паре. вспомогательных элементов И-НЕ 7 и 8 хранит значение сигнала переноса из младшего разряда суммы при спейсере на входе сумматора, а при подаче некоторого набора разрядных значений слагаемых и переходе сумматора в рабочее состояние осуществляет формирование и хранение нового значения сигнала переноса в старший разряд суммы. При этом конъюнкции ху и хг, формируемые на входах элементов И-ИЛИ-НЕ 3 и 4 по значениям выходных сигналов элементов И-НЕ 7 и 8 и входных элементов И-НЕ 5 и 6, в нерабочем состоянии сумматора соответственно равны ху " Р и хг = Р, так как у тк г = 1, а при переходе сумматора в рабочее состояние принимают значение ху = (Рб Ч аЬ)(аЬ) = Рб и хг = (ИЧаЬ) (аЬ) = Рб.Второй триггер образован второй парой вспомогательных элементов И-ИЛИ-НЕ 9 и 10. В нерабочем состоянии сумматора состояние второготриггера всегда является инверсным относительно состояния первого триггера на первой паре вспомогательных элементов И-НЕ 7 и 8. Его выходные сигналы Р с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 9 и Р с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 10 подаются на входы соответствующих групп входов И элементов И-ИЛИ-НЕ 4 и 3, на втоуые входы которых поступает сигнал 6 с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 2, На указанных входах формируются конъюнкции вида ОС= Рб и Я = Р(7. Б нерабочем состоянии сумматора указанные конъюнкции принимают значения аа = Р, 1 ь Р, так какб= 1Таким образом, для выходов элементов И-ИЛИ-НЕ 3 и 4 можно записать 10, = ху Ч Р = Р 6 ЧР(з,хгЧЬ,. = РЯЧР 6.Рассмотрим работу сумматора приподаче. на его вход различных значениЪ разрядов слагаемых и при различных начальных состояниях первого ивторого триггеров,.соответствующихединичному и нулевому значениям хранимого сигнала переноса, При подачеразрядных значений слагаемых таких,что аЬ, начинается фаза установкирабочего состояния сумматора, Значения переменных г и у на выходах входных элементов И-НЕ 5 и б не изменяет своего единичного значения. Изменяется значение (7 выходного сигнала элемента И-ИЛИ-НЕ 2, принимая значение О. Это приводит к изменениюсигналов на прямом и инверсном выходах сумматора, поскольку изменяютсявыходные сигналы элементов И-ИЛИ-НЕ3 и 4: Х= Р, з. = Р, те. для хранимого значения сигнала переноса (Р,Р)(1,0) выходной сигнал сумматора 35;= 0 и .Е = 1, для (Р,Р) = (0,1)значение выходных сигналов = 1 и,"= О.В любом случае хранящаяся величина сигнала переноса остается неизмен О ной, Формирование выходного сигналазавершает фазу установки сумю матора в рабочее состояние, котораядля различных значений разрядов слагаемых аЬ имеет продолжительность 26, где с - время задержки од-ного логического элемента. Сбросвходов сумматора в спейсер ииицииру-ет начало фазы гашения, во время которой восстанавливается единичное 50значение переменной (7 на выходеэлемента И-ИЛИ-НЕ 2, что вызываетсброс в спейсер выходных сигналовэлементов И-ИЛИ-НЕ 3 и 4, а следовательно, и выхода сумматора: , О 55 .и,= О.Сумматор возвращается в исходноенерабочее состояние. Фаза гашения .продолжается время 21,", Полный рабо 1615703чий цикл сумматора для аЪ составляет время 20 - 21:.Положим, что на вход сумматора по;цаны нулевые разрядные значения сла 5гаемых: а = Ь " 0 и аЬ 1. Фаза,установки начинается с переключениявходного элемента И-НЕ 5 и сброса в0 значения переменной к. При этомзначения переменных у.и Она выходахэлементов И-НЕ 6 и И-ИЛИ-НЕ 2 остают"ся равнымибез изменения. Как бует влиять е = 0 на состояние первого триггера однозначно определяетя его исходным состоянием (х, х).сли исходным является нулевое состояние (х, х) = (0,1), что соответстует хранению нулевого значения сигала переноса (Р, Р) щ (0,1), значение я = 0 не вызывает изменения состояния элементов И-НЕ 7 и И-ИЛИ-НЕ 9ервого и второго триггеров на первойвторой парах вспомогательных элеентов, Оба триггера остаются в исодных состояниях. Вместе с тем з25- 0 приводит к тому, что все.входныеконъюнкции элемента И-ИЛИ-НЕ 4 приЙимают нулевые значения, вызывая пеРеключение этого элемента в 1, Навыходе сумматора устанавливается сигнал ;,= 0 и 2; = 1, поскольку выходйой сигнал элемента И-ИЛИ-НЕ 3 остается неизменным. Фаза установки длит"лся 2. В фазе гашения происходит переключение в исходное состояние эле"мента И-НЕ 5 с восстановлением в1.35Конъюнкция хг принимает значение 1,что вызывает сброс в 0 выходногосигнала элемента И-ИЛИ-НЕ 4. Выходсумматора переходит в нулевой спейлсер. Фаза гашения длится 2 ь. Полныйрабочий цикл сумматора 2+ 2(.Если первый триггер находитсяэ состоянии (х, х) = (1,0) и аЬО, переход переменной и в 0 вызывает переключение элемента И-НЕ 7 в 1,что приводит к изменению исходногосостояния первого триггера, которыйпереходит в состояние (х, х) = (0,1).Указанное переключение первого триггера не вызывает переключения второ 50го триггера благодаря блокирующемувоздействию нулевого значения пере; менной в. Переключение первого триггера в состояние (х, х) = (О,1) приводит к обнулению всех конъюнкций на,входе элемента И-ИЛИ-НЕ 3 и на выходе сумматора устанавливается сигналЙ= 1 и"= О,Завершается фаза установки за времял4 ь. В Фазе гашения восстанавливаетсяисходное состояние элемента И-НЕ 5,переменная х принимает значение 1,чтовызывает переключение в новое состояние второго триггера: элемент И-ИЛИНЕ 9 переключается в О, что вызывает установку в 1 элемента И-ИЛИ-НЕ1 О. Второй триггер. переходит в состояние (Р,Р)(О,1). Новое состояние второго триггера приводит к сбросу в О сигнала на выходе элементаИ-ИЛИ-НЕ 3, и на выходе сумматора устанавливается нулевой спейсер. ФазаЪ,гашения продолжается 4 с, Полный рабочий цикл сумматора 4 с" + 4 ь.При поступлении на вход сумматораединичных разрядных значений слагаемых аЬ1 и аЪ = О состоянияэлементов И-НЕ 5 и И-ИЛИ-НЕ 2 не изменяются, значения переменных з и 6остаются равными 1фаза установкиначинается с переключения элементаИ-НЕ 6 и сброса в 0 значения переменной у: уО. Если исходное состояние первого триггера соответствуетединичному значению хранящегося сигнала переноса (х, х) = (1,0), сбросв 0 значения переменной не оказывает воздействия на состояние первогои второго триггеров. Они остаются висходном состоянии. Вместе с темпри у = 0 оказываются нулевыми всевходные конъюнкции элемента И-ИЛИ-НЕ3, и он переключается в состояние 1.На выходе сумматора устанавливаетсясигнал ;= 1 и ЕО. Фаза установкидлится 2 с . Фаза гашения включаетлв себя восстановление исходного состояния элемента И-НЕ 6 и переменнойу в значении 1. При у1 происходитсброс в.О элемента И-ИЛИ-НЕ 3 и.выхода сумматора в нулевой спейсер.Фаза гашения продолжается 2 б . Полный рабочий цикл сумматора 2 Ф + 2 сЕсли при у0 оказывается, чтоисходное состояние первого триггера(х, х) = (0,1), т.е. хранится нулевое значение сигнала переноса, элемент И-НЕ 8 переключается в состояние 1 и вызывает переключение первого триггера в состояние (х, х)(1,0). Состояние второго триггера при этом остается нейзмениым,пос-,кольку его переключение блокируетсянулевым значением переменной у. Новоесостояние первого триггера (х, х 110 1615703 входные конъюнкции элемента И-ИЛИ-НЕ 4 принимают значение 0 и его выход переключается в 1. На выходе сумматора устанавливается сигнал , = 0 и1. Фаза установки составляет время 4. Фаза гашения начинаетсялс восстановления исходного состояния элемента И-НЕ б, при котором у = 1. Это вызывает переключение состояния второго триггера: элемент И-ИЛИ-НЕ 10 переключается в О, что приводит к установке в 1 элемента И-ИЛИ-НЕ 9 и переключению второго триггера в состояние (Р, Р) = (1,0). Переключение второго триггера вызывает установку в 1 входной конъюнкции Р 6 элемента И-ИЛИ-НЕ 4, и происходит переключение в 0 его выходного сигнала, Выходной сигнал сумматора сбрасывается в спейсер, Фаза гашения длится 4 с . Полный рабочий цикл сумматора 4+ 4 с Формула изобретения Составитель Л.ВаракинРедактор О.Ирковецкая Техред М.Ходанич . Корректор В.Гирняк Заказ 3987 Тираж 565 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 Последовательный одноразрядный двоичный сумматор, содержащий инверсные и прямые входы параазных кодов разрядных значений слагаемых, первый и второй элементы И-ИЛИ-НЕ, причем входы первого элемента И-ИЛИ-НЕ соединены с входами сумматора таким образом, что одна группа входов первого элемента И-ИЛИ-НЕ соединена с первым прямым и вторым инверсным входами слагаемых, вторая группа входов первого элемента И-ИЛИ-НЕ соединена с первым инверсным и вторым прямым входами слагаемых, выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ - с первым входом первой группы входов второго элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с прямым выходом сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения области применения за счет обеспечени самосинхронного:.,режима работы, сумматор содержит третий элемент ИПИ-НЕ, два элементаИ - НЕ, гервый триггер, содержащийдва элемента И-НЕ, второй триггер,содержащий два элемента И-ИЛИ-НЕ,причем выход первого и второго элементов 11-НЕ первого триггера соединен с первым входом соответственновторого и первого элементов И-НЕ первого триггера, выход первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ второго триг, гера соединен с входом первой группывходов соответственно второго И первого элементов И-ИЛИ-НЕ второго триггера, первый и второй входы первогои второго элементов И-НЕ соединенысоответственно с инверсными и прямыми входами слагаемых сумматора Выходы первого и второго элементовИ-НЕ соединены с вторым входом соответственно первого и второго элемен.тов И-НЕ первого триггера, с первым25 входом второй группы входов соответственно первого и второго элементовИ-ИЛИ-НЕ второго триггера и с первымвходом второй группы входов соответственно третьего и второго элементовИ-ИЛИ-НЕ, выход первого и второгоэлементов первого триггера соединенс вторым входом второй группы входовсоответственно первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ второго триггера и35с вторым входом второй группы входовсоответственно третьего и второгоэлементов И-ИЛИ-НЕ, выход первого ивторого элементов И-;"1 И-НЕ второготриггера соединен с вторым входомпервой группы входов соответственнотретьего и второго элементов И-ИЛИНЕ, выход первого элемента И-ИЛИ-НЕсоединен с первым входом первой группы входов третьего элемента И-ИЛИ-ЧЕ,выход которого соединен с инверснымвыходом сумматора,