Сумматор с контролем

Ому ОЛ ИСАНИ Е И ЗОЬРЕТЕ Н ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ш 1 788108 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУво делаю нзобретеии и атхрытий 12 80 Бюллетень рй 4ия описания 15.12.80 Бугаенко, В, И, Корнейчук, В. И, Носаль, Л. А. Савченко, В. П, Тарасенко и Я. И. Торошанко(72) Авторы изобретен ский ордена Ленина политехнический институт им, 50.летияВеликой Октябрьской социалистической революции 1) Заявите 4) СУММАТОР С КОНТРОЛЕМ ель достигается тем, что ролем, содержащем элем бретение относится к вычислительной технике и может быть использовано.при постооении ЦВМ повышенной надежности. Известен сумматор с контролем оши каждыи разряд которого содержит одноразрядный сумматор, входы и выходы которого подключены к декодируюшему преобразователю,вь 1 ходы которого через эмиттерный повторительподключены к схеме неравнозначности, второйвход которой соединен с шиной опорного напряжения. Выходы схем неравнозначности всехразрядов соединены через многовходовой элемент ИЛИ с шиной ошибки. В таком суммато.ре обнаружсние о 1 пибок осушествляется на основе закономерности, заключаюшейся в том,что при правильной работе арифметическая сумма инверсных входных сигналов одноразрядного сумматора и сигна . суммы, взятых с единичными весами, и сигнала переноса в следуюший разряд, взятого с весом, равным 2, всегда равна 3. При неправильной работе это соот.ношение нарушается, что определяется схемойнеравнозначности ,1). Наиболее близким техническим решениемк изобретению является контролируемыйп.разрядный сумматор, каждый разряд которого содержит два полусумматора для формирования сумм по модулю 2 и переносов, элемент ИЛИ, объединяюший выходы переносов полусумматоров, элементы И и НЕ и два пороговых элемента, подключенных к прямым и инверсным входам и выходам полусумматорови эле. мента ИЛИ. Выходы пороговых элементов всех разрядов подключены через многовходовойэлемент ИЛИ к шине ошибки сумматора, При правильной работе сумматора сумма входов пороговых элементов равна константе, при неправильной работе сумма входов одного из по. роговых элементов превышает значение константы (порога) и на его выходе появляется сиг.нал ошибки (2),Недостатком известных сумматоров являют. ся значительные аппаратурные затраты.Цель изобретения - сок рашение аппаратур. ных затратПоставленная ц в сумматоре с контент(, 1+1) и 3.(, 1+1) с порогами срабатывания,равными 6. Обозначение пороговых элементов2,(, 1+1) и 3.(1, 1+1) говорит о том, что по.роговые элементы относятся к .му и (+1).муразрядам сумматора, Входы с весом 1 порогового элемента 2, (, +1) подключены ко вхо.дам операндов одноразрядных сумматоров 1,и 1.(1+1), ко входу переноса одноразрядногосумматора 1,. Инверсные входы с весом 1этого порогового элемента подключены к выходам сумм одноразрядных сумматоров 1,и 1.(+1) и к выходу переноса однораэрядно.го сумматора 1.1, Инверсный вход пороговогого элемента с весом 2 подключен к выходу пере.носа одноразрядного сумматора 1,(+1), Инверс.ные входы с весом 1 порогового элемента3,(1, 1+1) подключены ко входам операндоводноразрядных сумматоров 1.и 1.(+1), коо входу переноса одноразрядного сумматора 1,.Прямые входы с весом 1 этого пороговогос. элемента подключены к выходам сумм одноразрядных сумматоров 1. и 1.(1+1) и к вы.ходу переноса одноразрядного сумматора 1Прямой вход порогового элемента с весом 2подключен к выходу переноса одноразрядногосумматора 1, (1+1), Выходы пороговых элементов 2. (, +1) и 3.(, 1+1) всех разрядовподключены через п.входовой элемент ИЛИ 4к выходу ошибки сумматора,о Обнаружение ошибок осушествляется на основании следуюшей закономерности: арифмети.ческая сумма, составленная из операндов а,с. Ь; а, Ь, -го и (+1)-го разрядов, вход.ного переноса Р,.1, обратных кодов сумм-го и (1+1).го разрядов, инверсных значений35переноса 1-го и (+1)-го разрядов, а такжем арифметическая сумма, составленная из обратных кодов операндов а, Ь;, а+, Ь;гом- и (+1) го разрядов, инверсного входного переноса Р, выходов сумм 1.го и (+)-горазрядов, значений переноса -го и (+1).гое. разрядов должна быть равной+ Р +2 Р где а, Ь, а мф ч ИЛИ, и одноразрядных сумматоров, соединенных последовательно цепями переноса, и пороговых элементов с порогом на 6, причем выходы всех пороговых элементов соединены ссоответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства,первый, второй и третий входы каждого одно.разрядного сумматора соединены соответствен.но с шинами 1.го разряда первого, второгооперанда и с выходом переноса одноразрядно.го сумматора (1-1) го разряда, шина -го разряда первого операнда соединена с первымвходом с весом 1 1.го порогового элемента и,с первым инверсным входом с весом 1 (+1)порогового элемента,. шина 1.го разряда второго операнда соединена со вторым входомс весом 1 1.го порогового элемента и со вто.рым инверсным входом с весом 1 (+1) гопорогового элемента, шина переноса из (1 - 1)-гразряда соединена с третьим входом с весом1 -го порогового элемента и с третьим инверным входом с весом 1 (1+1)-го пороговогоэлемента, выход суммы -го одноразрядногосумматора соединен с первым инверсным входом с весом 1 -го порогового элемента и спервым входом с весом 1 (+1)-го пороговогэлемента, выход переноса .го одноразрядногосумматора соединен. со вторым инверсным входом с весом 1 -го порогового элемента и совторым входом с весом 1 (+1)-го пороговогэлемента, шина (+1)-го разряда первого операнда соединена с четвертым входом с весом1 1.го порогового элемента и четвертым инверным входом с весом 1 (1+1).го пороговогоэлемента, шина (+1)-го разряда второго опе.ранда соединена с пятым входом с весом 1.го порогового элемента и с пятым инверсньвходом с весом 1 (+1)-го порогового элемента, выход суммы (+1).го одноразрядного суматора соединен с третьим инверсным входомс весом 1 .го порогового элемента и с третьим входом с весом 1 (гь 1)-го порогового элмента, выход переноса (+1)-го одноразрядно.го сумматора соединен с четвертым инверснымвходом с весом 2 .го порогового элементаи четвертым входом с весом 2 (+1)-го порогового элемента,На фиг. 1 изображена функциональная схема -го и (+1)-го разрядов сумматора; на фиг. 2 - таблица, поясняюшая работу сумматора.Устройство содержит и одноразрядных сумматоров 1, соединенных последовательно цепями переноса. Входь каждого одноразряд. ного сумматора 1 подключены ко входам соответствуюших разрядов операндов. Ко вхо. дам и выходам каждого -го 1и (1+1)-го 1. (+1) одноразрядных сумматоров подключены два девятивходовых пороговых элемента 2. ы+Ь - значения соответственно -го и (+1)-го разрядов входных операндов;- значение переноса изпредыдушего ( - 1) -горазряда;- значения сумм -гои ( -1) . го разрядов;- значения переноса .гои (+1) го раэрядов788108 ьОчевидно, что Со-.: С 2,-, Разница междусложностью известного и предлагаемого сум.маторов Р = С, - С = С- С Сложностьсхемы контроля известного устройства3 С 1 г= 7 п + 8 п = 15 п,так как для контроля каждого разряда тре.буется два ПЭ с количеством входов 7 и 8,Сложность схемы контроля предлагаемого уст.ройства 1 О С 2= 9 пСравним сложность известного 1 и предлагаемого сумматоров, Если схема неравнозначности этого. сумматора построена на двух 5.ти входовых ПЭ, то сложность схемы сумматора 1 равна Ст= 2 п 5 = 10 п,Таким образом, рассматриваемый сумматортребует меньше аппаратурных затрат для достщ роения схемы контроля по сравнению с известным,При появлении неисправности на одном извыходов сумматоров 1. или 1.(+1) появляется ошибочный сигнал, в результате чего соотношение (1) и (2) нарушается, т,е. суммавходных сигналов одного иэ пороговых элементов 2, (, +1) и 3.(, +1) превышает по.рог его срабатывания, в результате чего навыходе этого порогового элемента 2, (, +1)и 3,(, +1) появляется сигнал ошибки.На фиг. 2 показана таблица состояний-го и (+1)-го разрядов сумматора, в кото.рой приведены значения сумм входных сигма.лов ПЭ, срабатываюшего при появлении ошибки на одном из выходов .го или (+1)-горазрядов сумматора. В графе Р 1, а, Ь,а+, Ь,1 указан рассматриваемый входнойнабор, в графе 8, 8;+, Р, Р, - соответствуюшнй входному выходной набор, в остальных четырех графах - арифметическая суммазначений входных сигналов (с учетом весов)срабатываемого порогового элемента при по.явлении ошибочного сигнала на одном из выходов -го.или (+1).го разряда 8, Р, 84.1,РРассмотрим работу сумматора на входном 2%наборе Р = О, а;= 1, Ь= 1, а+= О, Ь, = 1при появлении ошибочного сигнала переносаР,.,1, При п 1 авильной работе иа выходе (+1).госумматора сигнал переноса равен 1. При появ.ленин иа этом выходе сигнала 0 на входы пора-ргового элемента 2. (1, 1+1) поступает код011011120 (с учетом весов), Сумма значенийвходных сигналов равна 7, что превышает порог срабатывания порогового элемента 2(, +1) и на его выходе появляется сигналошибки. Значения входных сигналов приведеныв том же порядке, что н в таблице, т.е. Ра, Ь, аь, Ь, 8;, 8+, Р, Р;, Припоявлении ошибочного сигнала ("О вместо"1") на выходе Рна вход порогового элемен та 2,(, +1) поступает код 011011021, суммавесов равна 7 и на выходе порогового элемен.та 2,(, +1) появляется сигнал ошибки. В сумматоре обнаруживаются все ошибки, вызванные одиночными неисправностями. Кроме того, 45анализируя состояние выходов пороговых элементов, можно обнаружить неисправный разряд.Оценкой сложности цифровых схем можетбыть цена по Квайну С =,2 К С где К;количество элементов -го тйпа, используемыхв схеме; С; - цена элемента по Квайну, которая определяется числом входов элемента.Сложность известно о сумматора С " С,о ++ Се, сложность предлагаемого сумматораС 2 = С 20 с С 2 к )Игде индексы 1 и 2 отнесены соответственнок известному и предлагаемому сумматорам;С, - сложность одноразрядного сумматора;С; - сложность схем контроля. Формула изобретения Сумматор с контролем, содержащий элемент ИЛИ, и одноразрядных сумматоров, соединенных последовательно цепями переноса, и дороговых элементов с порогом на б, причем выходы всех пороговых элементов соединены с соответствуюишми входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устроиства, первый, второй и третий входы каждого -го одноразрядного сумматора соединены соответственно с шинами -го разряда первого, второ. го операнда и с выходом переноса однораэряд. ного сумматора ( - 1).го разряда, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью сокрашения аппаратурных затрат, шина -го разряда первого операнда соединена с первым входом с ве. сом 1 .го порогового элемента и с первым инверсным входом с весом 1 (+1).го порогового элемента, шина -го разряда второго операнда соединена со вторым входом с весом 1 .го порогового элемента и со вторым инверсным входом с весом 1 (+1).го порогового элемента, шина переноса иэ ( - 1)-го разряда соединена с третьим входом с весом 1 -го порогового элемента и с третьим инверсным входом с весом 1 (+1).го порогового элемен. та, выход суммы .го одноразрядного сумма. тора соединен с первым инверсным входом с весом 1 го порогового элемента и с первым входом с весом 1 (+1)-го порогового элемен. та, выход переноса .го одноразрядного сумма. тора соединен со вторым инверсным входом с весом 1 -го порогового элемента и со вторым входом с весом 1 (+1).го порогового элемента, шина (+1)-го разряда первого операнда10 соединена с четвертым входом с весом 1 1.гопорогового элемента и четвертым инверснымвходом с весом 1 (+1) го порогового элементаа, шина (+1)-го разряда второго операн.да соединена с пятым, входом с весом 1 -гопорогового элемента и с пятым инверснымвходом с весом 1 (+1).го порогового элемен.та, выход суммы (Н.1) го одноразрядного сум.матора соединен с третьим инверсным входомс весом 1 1-го порогового элемента и с третьим входом с весом 1 . (+1).го порогового эле. мента, выход переноса (+1)-го одноразрядного сумматора соединен с четвертым инверснымвходом с весом 2 -го порогового элемента ичетвертым входом с весом 2 (+1)-го порогового элемента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Н 365703.,кл. 0 06 Е 11/02,2. Авторское свидетельство СССР У 500527,кл. 6 06 Р 11/00 (прототип).788108 й) г( уфши 3 не а)е х, Ривиле 5 г ф фсф п лзз иг лэя 7 777 7 7бб б бИ. Нанкина Корректор С, Иекмар Редактор Заказ 835256 Тираж 751 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 45 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Р ) Р д 7 Р 0 Ю 7 б 1 1 Р 1 б 1 0 е4 4 7 7 1 7 7 7 7777В777