Конвейерный накапливающий сумматор

(57) Изобретение относится к выной технике и может быть испол ьзпостроения конвейерных средствки. Целью изобретения является уконструкции. Конвейерный накаплсумматор содержит параллельньтор 1, элемент 2 задержки перемент 3 задержки синхронногогруппу 4 элементов 5 задержки сумент ИЛИ 14, 2 ил,физики АН СС тво СССР, 1979.тво СССРО, 1984,М СО 03 СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИС 1 ИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельсЛЬ 603991, кл. 6 06 Р 7/50Авторское свидетельМ 849205, кл.6 06 Р 7/38Авторское свидетель1 Ф 1190380, кл. 6 06 Г 7/5 505 6 06 Г 7/5 БРЕТЕНИ ислительовано дляобработпрощениеивающии й сумма. носа, элеперекоса, ммы, эле1748151 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 входом элемента задержки переноса, такто- н вый вход которого соединен с тактовыми з входами элементов задержки суммы группы в и с первым тактовым входом конвейерного э накапливающего сумматора, выход синх т ронного переноса которого соединен с вы- ю ходом элемента задержки синхронного в переноса, выход суммы параллельного сум- в матора соединен с информационным вхо- с дом первого элемента задержки суммы и 3Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения конвейерных средств обработки,Изобретение направлено на упрощение конструкции устройства за счет сокращения аппаратных затрат при решении задач конвейерного накопления цифровой информации. Конвейерная организация процесса обработки позволяет повысить производительность системы либо при той же производительности сократить аппаратурные затраты за счет совмещения во времени выполнения операции суммирования над многоразрядными слагаемыми, представленными в последовательно-параллельном коде по отношению к параллельному способу суммирования.Известен Й-разрядный параллельный сумматор накапливающего типа, содержащий И одноразрядных сумматоров, элементы задержки, соединенные в структуру, которая позволяет осуществлять суммирование множества Й-разрядных чисел.Недостатком такого сумматора являются значительные аппаратурные затраты,Известо конвейерное устройство для выполнения арифметических операций над множеством чисел, содержащее и каскадов (и - разрядность чисел), каждый из которых содержит первый регистр частичного результата, первый регистр сомножителя, первый сумматор, первый управляющий триггер, первый триггер, при этом выходы первого регистра частичного результата соединены с входами первого сумматора, первая шина тактовых импульсов устройства соединена с тактовыми входами триггеров и регистров.Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за значительных аппэратурных затрат.Прототипом изобретения является конвейерный накапливающий сумматор, каждый каскад которого содержит параллельный сумматор, элемент задержки переноса, элемент задержки синхронного переноса и группу элементов задержки сум. мы, причем выход переноса параллельного сумматора соединен с информационным группы, выход которого (К равно от 1 до п,п - количество слов в слагаемом) элементазадержки суммы группы соединен с информационным входом (К+1)-го элемента задержки суммы группы, выход и-го элементазадержки суммы группы является и-ым выходом суммы группы конвейерного накапливающего сумматора,Недостатком прототипа является сложность конструкции из-за значительных аппататурных затрат, обусловленных тем, чтов этом сумматоре необходимы несколько каскадов при суммировании многоразрядныхчисел и элемент задержки переноса междусоседними каскадами.Целью изобретения является упрощение конструкции,Поставленная цель достигается тем, чтоконвейерный накапливающий сумматор, сОдержащий параллельный сумматор, элемент задержки переноса, элемент задержкисинхронного переноса и группу элементовзадержки суммы, причем выход переносапараллельного сумматора соединен с. информационным входом элемента задержкипереноса, тактовый вход которого соединен,с тактовыми входами элементов задержкисуммы группы и с первым тактовым входомконвейерного накапливающего сумматора,выход синхронного переноса которого соединен с выходом элемента задержки синхронного переноса, выход суммыпараллельного сумматора соединен с информационным входом первого элементазадержки суммы группы, выход К-го(К равноот 1 до п, и - количество слов в слагаемом)элемента задержки суммы группы соединен, с информационнь 1 м входом (К+1)-го элемента задержки суммы группы, выход и-го элемента задержки,.:,суммы группы являетсяи-ым выходом суммы группы конвейерногонакапливающего сумматора. содержитэлемент ИЛИ, причем входы слагаемого и син хронного переноса конвейерногонакапливающего сумматора соединены соответственно с входом первого слагаемогопараллельного сумматора и с первым входом элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом переноса параллельногосумматора, выход переноса которого соедиен с информационным входом элементаадержки синхронноо перенос,э, тактовыйход которого соединен с входом сбросалемента задержкй переноса и с вторым.актовым входом конвейерного накапливащего сумматора, третий тактовый вход иход сброса которого соедйнены соответстенно с входом сброса элемента задержкиинхронного переноса и с входом сбросаервого элемента задержки суммы группы,выход К-го элемента задержки суммы груп- элементов 5 задержки суммы, причем выход пы является К-ым выходом суммы группы 6 переноса параллельного сумматора"1 соеконв.йерного накапливающего сумматора, динен с информационным входом элемента выход и-го элемента задержки суммы груп 2 задержки переноса,тактовыйвходкоторопы соединен со входом второго слагаемого го соединен с тактовыми входами элеменпараллельного сумматора, выход элемента тов 5 задержки суммы группы 4 с первым задержки переноса соединен с вторым вхо- тактовым входом 7 конвейерного накаплидом элемента ИЛИ. 10 вающего сумматора, выход 8 синхронногоНа фиг,1 представлена структурная схе- переноса которого соединен с выходом элема четырехтактного конвейерного накапли- мента 3 задержки синхронного переноса, вающего сумматора; на фиг,2 - временные Выход 9 суммы параллельного сумматора 1 диаграммы, поясняющие процесс конвей-, соединен с информационным входом перерного суммирования, где 15 ваго элемента 5 задержки суммы группы 4,а - последовательность импульсов, по- выход К-го (К равно от 1 до и - 1, и - количеступающих на первый тактовый вход кон- ство слов в слагаемом) элемента 5 задержки вейерного накапливающего сумматора; суммы группы 4 соединен с информационб - последовательность слов на входе ным входом (К+1)-го элемента 5 задержкислагаемого конвейернорго накапливающе суммы группы 4. Выход К-го элемента 4 за-го сумматора; держки суммы группы является К-ым выхов - импульс сброса накапливающей дом (выходы 10, 11,12) суммы группы 4 суммы, конвейерного накапливающего сумматора,г-ж-последовательности слоев на К-х Выход и-го элемента 5 задержки суммыи и-ом выходах суммы группы конвейерного 25 группы 4 соединен со входом второго слага- накапливающего сумматора;емого параллельного сумматора 1. Выходз - последовательность импульсов на п-го элемента 5 задержки суммы группы 4втором тактовом входе конвейерного на- является и-м выходом 13 суммы группы 4 капливающего сумматора; конвейерного накапливающего сумматора,и - последовательность переносов на 30 Конвейерный накапливающий сумматор.выходе параллельного сумматора;,содержит также элемент ИЛИ 14, причемк - последовательность импульсов на, входы 15 и 16 слагаемого и синхронноготретьем тактовом входе конвейерного на- переноса конвейерного накапливающего капливающего сумматора; сумматора соединены соответственно с вхол - последовательность переносов на 35 дом первого слагаемого параллельного сумвыходесинхронного переноса конвейерно-матора 1 и с первым входом элемента ИЛИ го накапливающего сумматора; 14, выход которого соединен с входом перем - последовательность слов на выходе носа параллельного суМматора 1, выход 6суммы параллельного сумматора, переноса которого соединен с информациСущность изобретения заключается в 40 онным входом элемента 3 задержки синхиной, чем у прототипа организации перено- ронного переноса, тактовый вхбд которого са: данный конвейерный накапливающий соединенсвходомсбросаэлемента 2 задерсумматор организует переноса, подавая на . жки переноса и с Вторым тактовым входом вход переноса параллельного сумматора . 17 конвейерного накапливающего сумматосигнал с выхода переноса того же самого 45 ра,третийтактовыйвход 18 ивход 19 сбросасумматора с задержкой на один такт, т,е, которого соединены соответственнос вхоорганизует перенос синхронно с поступле- дом сброса элемента 3 задержки синхроннием новой информации, что и позволяет ного переноса и с входом сброса первого значительно упростить по сравнению с про- элемента 5 задержки суммы группы 4. Вытотипом конструкцию конвейерного накап ход элемента 2 задержки переноса соедиливающего сумматора, посколькудля иенс вторым входом элементас ИЛИ 14. Если построения конвейерного суммирования,в разрядность слов, поступающих на вход 15, заявленном конвейерном накапливающем отлична от единицы, то элементы 5 предстсумматоре используется и элементов эадер- авляют собой тактируемые регистры, а элежки встЬвремя как в прототипе п каскадов, 55 менты 2 и 3 - триггеры.это позволяет сократить количество элемен- Элемент ИЛИ 14 служит для организатоа аадерхгки на к" х " Нии синхРонного переноса при конееиерном соединении заявляемых устройств,Конвейерный накапливающий сумма- необходимом при складывании слагаемых,тор содержит параллельный сумматор 1, когда число их больше двух.элемент 2 задержки переноса, элемент 3 В конкретном примере выполнения тазадержки синхронного переноса и группу 4 кого конвейерного накапливающего сумматора в качестве параллельного сумматора 1используется микросхема У 155 ИМЗ, в качестве логического элемента ИЛИ 14 - микросхема К 531 ЛЕ 1, в качестве элементов 2 и 3задержки переноса и элементов 5 задержкисуммы, число п которых равно 4, - триггерыК 531 ТМ 8,Для простоты объяснения работы предлагаемого устройства рассмотрим случай,когда указанное устройство стоит первымпри конвейерном соединении заявленныхустройств, т.е. вход 16 синхронного переноса конвейерного накапливающего сумматора подключен к шине нулевого потенциала,Данный сумматор работает следующимобразом.На первый тактовый вход 7 поступаюттактовые импульсы (фиг,2 а), на вход 15 слагаемого поступают слагаемые в последовательно-параллельном дополнительном коде(фиг.2 б), начиная с младших разрядов, Результирующая сумма снимаетсяс выходов10-13 (фиг,2 г-ж) в параллельном коде в моменты времени с 1, 12, сз и т,д. по переднемуфронту тактового импульса на входе 17(фиг,2 з), При этом младшее слово снимаетсяс выхода 13, а старшее - с выхода 10. Передначалом нового цикла накопления на вход. 19 поступает импульс сброса (установки внуль) первого элемента 5 (фиг.2 в), Длительность импульса соответствует времени прохОждения всех слов в слагаемом, Число ислов, последовательно поступающих на.йвход 15, определяется как и= в , где й -гпмаксимальное число разрядов слагаемого,т - разрядность слова, Элементы 5 задержки суммы осуществляют задержку поступления информации на второй вход сумматора1 на и тактов (по,числу и слов в слагаемом),В примере конкретного выполнения заявляемого сумматора п=4, поэтому с поступлением со входа 15 первого слова а 1 на второмвходе сумматора 1 имеется логический нуль,присутствующий там в теченйе четырех тактов, т,е. все время поступления на вход 15слагаемого А(фиг,2 б), Поскольку на входе 16синхронного переноса конвейерного накап.ливающего сумматора имеется логическийнуль, а триггер 2 к моменту времени Ь сброшен тактовым импульсом по входу 17(фиг,2 з), то на выход 9 суммы сумматора 1(фиг.2 м) последовательно поступают словаа 1, аг, аз, аа, которые передаются на выход13, а значит, и на второй вход сумматора 1,с задержкой на четыре такта, В момент времени 1 з на 1 - и выходах 10 - 13.присутствуетслагаемое А в параллельном коде,Процесс суммирования слагаемых А и Восуществляется следующим образом, 10 В момент времени (з на входе 15 появляется слово Ь 1 второго слагаемого В. В этоже время на выходе 13 присутствует словоа 1 первого слагаемого А. Триггер 2 переноса сброшен тактовым импульсомна выходе 17,поэтому на выходе сумматора 1 присутствует сумма слов а 1+Ь 1=31 и перенос Р 1, еслион имеется (фиг.2 и), Сумма 31 заносится впервый иэ последовательно соединенных элементов 5 (фиг.2 г), а перенос Р 1 - в триггер 2 (фиг,2 и) по переднему фронту импульса на первом тактовом входе 7, В результатена выходе триггера 2, а значит, и на входе переноса параллельного сумматора 1 будет 15 присутствовать перенос Р 1, так как первыйвход элемента ИЛИ 14 подключен к шине нулевого потенциала, С появлением на входе 15 слова Ь 2 на втором входе сумматора 110 1748151 И У Составитель А.ЗимновичТехред М.Моргентал Ко актор Н.Швыдкая р А.Осауленко аказ 2505 Тираж. Подписн.ое ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул ина, 101)с информационным входом первого элемен та задержки суммы группы, выход К-го (К = 1-и - 1, и - количество слов в слагаемом) элемента задержки суммы группы соединен с информационным входом (К+1)-го элемента задержки суммы группы, выход и-го элемента задержки суммы группы является п-и выходом суммы группы конвейерного накапливающего сумматора, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью упрощения конструкцйи, он содержит элемент ИЛИ, причем входы слагаемого и синхронного переноса конвейерного накапливающего сумматора соединены соответственнд с входом первого слагаемого параллельного сумматора и первым входом элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом переноса параллельного сумматора, выход переноса которого соединен с информационным входом элемента задержки синхронного переноса, тактовый вход которого соединен с входом сброса элемента задержки перено са и вторым тактовым входом конвейерногонакапливающего сумматора, третий тактовый вход и вход сброса которого соединены соответственно с входом сброса элемента задержки синхронного переноса и входом 10 сброса первого элемента задержки суммыгруппы, выход К-го элемента задержки суммы группы является К-м выходом суммы группы конвейерного накапливающего сумматора, выход и-го элемента задержки сум мы группы соединен с входом второгослагаемого параллельного сумматора, выход элемента задержки переноса соединен с вторым входом элемента ИЛИ.