Трехвходовой параллельный сумматор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(51) 6 06 Е 7/50 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ С ЬСТВ по /5 зая 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство ССМ 571809, кл. 6 06 Е 7/50, 1977.2. Авторское свидетельство СССРвке У 3340092/24, кл, 6 06 Р81 (прототип).(54) (57) ТРЕХВХОДОВОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙСУММАТОР, содержащий первый узел уско.рениого переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматорыпо модулю два и первый узел формирования функций переноса, причем первый, второй и третий входы первого сумматора помодулю два соединены с соответствующимивходами. слагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулюдва соединен с первым входом второгосумматора по модулю два, второй и третийвходы которого соединены соответственно спервым и вторым входами переноса данного разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен спервым входом первого узла формированияфункций переноса, а второй вход переносасоединен с выходом соответствующего раз.ряда первого узла ускоренного переноса,первый и второй выходы первого узла фор.мирования функций переноса соединены соответственно с входами распространения игенерации переноса соответствующего разряда первого узла. Ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два сое.динен с выходом суммы данного разрядасумматора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродейстЯО 1136150 А вия, он содержит второи узел ускоренного переноса, а каждый разряд сумматора содер-. жит второй узел формирования функций перендса, первый узел формирования функций переноса содержит элементы И - НЕ с первого по шестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И - НЕ с седьмого по двадцатый и элементы НЕ с первого по четвертый, причем первые вхо. ды первого, второго, третьего и четвертого . элементов И - НЕ соединены с первым вхо. дом первого узла формирования функций переноса, вторые входы первого, второго и четвертого и первый вход пятого элементов И - НЕ соединены с входом первого слагаемого, данного разряда сумматора, третьи входы второго и четвертого и вторые входы третьего и пятого элементов И - НЕ соединены с входом второго слагаемого данногоразряда сумматора, третьи входы первого,третьего и пятого и четвертый вход четвер.того элементов И - НЕ соединены с входомтретьего слагаемого данного разряда сумматора, выходы первого, второго, третьегои пятого элементов И - НЕ подключены квходам шестого элемента И - НЕ, выходкоторого соединен с первым выходомпервого узла формирования функций переноса, второй выход которого соединен свыходом четвертого элемента И - НЕ, первыевходы седьмого, восьмого, девятого и де.сятого элементов. И - НЕ соединены с входом первого слагаемого данного разрядасумматора, первые входы элементов И - НЕс одиннадцатого по пятнадцатый соединенычерез первый элемент НЕ с входом первогослагаемого данного разряда сумматора, вторые входы девятого, одиннадцатого, четыр.надцатого и пятнадцатого и первые входышестнадцатого и семнадцатого элементовИ - НЕ соединены с входом второго слагае.мого данного разряда сумматора, вторыевходы седьмого, десятого и тринадцатого ипервый вход восемнадцатого элементовИ - НЕ соединены через второй элемент НЕс входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы восьмого,двенадцатого, шестнадцатого и восемнадца.того элементов И - НЕ соединены с входомтретьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы девятого, десятого ипятнадцатого и второй вход." семнадцатогоэлементов И - НЕ соединены через третийэлемент НЕ с входом третьего слагаемогоданного разряда сумматора, третьи входыседьмого, одиннадцатого, двенадцатого итринадцатого элементов И - НЕ соединены свторым входом переноса данного разрядасумматора и с выходом соответствующегоразряда второго узла ускоренного переноса,1136150третьи входы восьмого, четырнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатогоэлементов И - НЕ соединены через четвертыйэлемент НЕ с вторым входом переноса дан,ного разряда сумматора, выходы седьмого,восьмого, девятого, одиннадцатого, двенадца.того и шестнадцатого элементов И - НЕ соеди.иены с входами девятнадцатого элементаИ - НЕ, выход которого подключен к входугенерации переноса соответствующего раэря.да второго узла ускоренного переноса, выходы десятого, тринадцатого, четырнадцато.го, пятнадцатого, семнадцатого и восемнад.цатого элементов И - НЕ соединены с входами двадцатого элемента И - НЕ, выход которого соединен с входом распрост.ранения переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса,О 20 25 30 1Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано припостроении быстродействующих многоопе.,рандных арифметических устройств;Известен сумматор для сложения несколь.ких чисел, содержащий двухвходовые сумматоры, входные регистры и группы элементов И 33,Недостатком этого сумматора являетсяневысокое быстродействие обусловленноепирамидальным включением двухвходовыхсумматоров;Наиболее близким к изобретению является трехвходовой параллельный сумматор,содержащий первый узел ускоренного пере.носа, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю два и первый узел формированияфункций переноса, причем первый, второйи третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующимивходами слагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулюдва соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, второй и третийвходы которого соединены соответственно спервым и вторым входами переноса разря.да сумматора, первый вход переноса данно.го разряда сумматора соединен с первымвходом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса сое.динен с выходом соответствующего разряд первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функций переноса соединенсоответственно с входами распространения и генерации переноса соответствующего разряда пер. вого узла ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда сумматора,сумматор содержит также пороговый элемент, выход которого соединен с. первым входом переноса следующего разряда сумматора 21,Недостатком известного сумматора является относительно невысокое быстродействие из-за большой задержки распространения сиг нала переноса из 1 го в (+2)-й разряды. Цель изобретения - повышение быстродействия сумматора. Поставленная цель достигается тем, что н ч трехвходовои параллельныи сумматор, содержащий первый узел ускоренного переноса,в каждом разряде сумматора содержатсяпервый и второй сумматоры по модулюдва и первый узел формирования функцийпереноса, причем первый, второй и третийвходы первого сумматора по модулю двасоединены с соответствующими входамислагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулю два соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, второй и третий входы50 3 11361 которого соединены соответственно с пер.вым и вторым входами переноса данного разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен с первым входом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса соединен с выходом соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функции переноса соединены соот ветственно с входами распространения и генерации переноса соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда 15 сумматора, содержит второй узел ускоренного переноса, а каждый разряд суммато.ра содержит второй узел формирования функций переноса, первый узел формирования функций переноса содержит элементы И - НЕ с первого по шестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ с седьмого по двадцатый и элементы НЕ с первого по четвертый, причем первые входы первого, второго, третьего .и четвертого элементов И - НЕ соединены с первым входом первого узла формирования функций переноса, вторые входыпервого, второго и четвертого и первый вход пятого. элементов И - НЕ соединены с . входом первого слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы второго и четвертого и вторые входы третьего и пятого элементов И - НЕ соединены с входом вто-.рого слагаемого данного разряда сумматер, третьи входы первого, третьего и пятого и четвертый вход четвертого элементов И - И - НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, вькоды первого, второго, третьего и пятого элемен 40 тов И - НЕ подключены к входам шестого элемента И - НЕ, выход которого соединен с первым выходом первого узла формиро.вания функций переноса, второй выход которого соединен с выходом четвертого элемента И - НЕ, первые входы седьмого, вось 45 мого, девятого и десятого элементов И - НЕ соединены с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, первые входы элементов И - НЕ с одиннадцатого по пятнадцатый соединены через первый элемент НЕ с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы девятого, одиннадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого и первые входы шестнадцатого и семнадцатого элементов И - НЕ соединены с вхо дом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы седьмого, десятого и тринадцатого и первый вход .восемнад 50 4 цатого элементов И - НЕ соединены через вто.рой элемент НЕ с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторыевходы восьмого, двенадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого элементов И - НЕ сое.динены с входом третьего слагаемого дан.ного разряда сумматора, третьи входы де.вятого, десятого и пятнадцатого и второйвход семнадцатого элементов И - НЕ соединены через третий элемент НЕ с входомтретьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы седьмого, одиннадцатого,двенадцатого и тринадцатого элементов И - НЕсоединены с вторым входом переноса данно.го разряда сумматора и с выходом соответ.ствующего разряда второго узла ускоренно)го переноса, третьи входы восьмого, четырнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого элементов И - НЕ соединены че.рез четвертый элемент НЕ с вторым входомпереноса данного разряда сумматора, вьгходы седьмого, восьмого, девятого, одиннадцатого, двенадцатого и шестнадцатого элементовИ - НЕ соединены с входами девятнадцатогоэлемента И - НЕ, выход которого подключенк входу генерации переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного перено.са, выходы десятого, тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, семнадцатого ивосемнадцатого элементов И - НЕ соединеныс входами двадцатого элемента И - НЕ, выход. которого соединен с входом распространения . переноса соответствующего разрядавторого узла ускоренного переноса.На фиг, 1 представлена структурная схе.ма одного разряда трехвходового параллель.ного сумматора; на фиг, 2 - функциональная схема первого узла формирования функ.ции переноса;на фиг. 3 - функциональнаясхема второго узла формирования функцийпереноса,Трехвходовой параллельный сумматор со.держит разряды 1, узлы 2 и 3 ускоренного переноса, Каждый разряд содержит сум.маторы 4 и 5 по модулю два узлы 6 и 7формирования функций переноса, а также,входы 8 - 10 слагаемых, входы 11 и 12 переноса, выход 13 суммы, Выходы 14 и 15распространения и генерации переноса дпяузла ускоренного переноса 2 и выходы 16и 17 распространения и генерации переносадля узла ускоренного переноса 3, Узел 6формирования функций переноса содержитэлементы И - НЕ 18 - 31 и элементы НЕ 32 - 35, аузел 7 содержит элементы И - НЕ 36 - 41.Трехвходовой параллельный сумматор работает следующим образом,При суммировании трех чисел в произвольном с -ом одноразрядном сумматоревозможно возникновение двух сигналов переноса, один из которых поступает в (1 с+1).й,а другой в (1 с+2)-й одноразрядный сумма.тор. Соответственно-ый одноразрядныйсумматор должен иметь возможность приема 5сигналов переноса из ( 1 - 1) го и ( % - 2)-гаодноразрядного сумматоров. В трехвходовомпараллельном сумматоре вход 11 служитдля приема сигнала переноса из предыдущего (Ъ - 1).го разряда, а вход 12 - для 0приема сигнала переноса из (% - 2).го разряда. Разряды сумматора соединяются для построения многоразрядного сумматора с па.раллельным переносом, суммирующего тричисла и использующего узлы ускоренного пе. 15реноса. На 1-ом выходе узла ускоренногопереноса реализуется функция 20где С - перенос в нулевой разряд сумоматора;- функция генерации переноса из1-го разряда сумматора;Р,. - функция распространения перено- ыса из -го разряда сумматора,На 1-ую группу входов узла ускоренного переноса подаются сигнал С, и Р, ,а с -го выхода снимается сигнал переносаС; в соответствующий разряд сумматора.В данном случае исцользуется стандартныйузел ускоренного переноса. В сумматорахс параллельным переносом разрядные пере-.носы формируются узлами ускорения пере,носа, Дпяобеснечения работы этих узлов вкаждом разряде сумматора должны быть получены функции распространения Р и генерации 6 переноса, В трехвходовом сумматоре для обеспечеши распространениядвух типов переносов в ( Ъ. +1)-й и в( 3 с +2).й разряды содержится два узла фор.мирования функций переносов, причем первый 6 узел формирования функций переноса вырабатывает функции Р и О дляформирования переносов первого типа,а второй 7 узел формирования функцийпереноса вырабатывает функции Рт и ь,необходимые для формирования переносоввторого типа СЕсли на входы 8 - 10 сумматора податьвходные слагаемые Х, Ч, 2, на входы11 и 12 в . переносы С и С , то навыходе 14 сумматора получают функцию Р:С ХЧ ч СЧ 2 ч ХУЕ ЧС ХЧ ч ХЧ 7. ч С Ч 2,а на выходе 15 сумматора - функциюЬ =С ХЧчС Х 2 ч ХЧЙЧС ХЧЧСХЕч С ЧЕкоторые формируются узлом 6 формирова.ния функций переноса, В этот момент узел 7 формирования функций переноса выдаетна выходы 16 и 17 сумматора функцииР=С 1 ХгЧС 1 ХЧЧ ХЧ 2 чС 1 Х 26 =С" ХУЛНа выходе 13 суммы сумматора реализа.ется функция суммыэ= ХО У О+0 СО+ СПри построении на базе трехвходового параллельного сумматора многоразрядного суммирующего устройства должны быть использованы три схемы ускоренногопереноса.Первая из них формирует сигналы переносов первого типа для ( +1)-х трехвходовых параллельных сумматоров. Вторая схема ускоренного переноса вырабатывает переносы второго типа для (2 % +1)-х трехвходовых параллельных сумматоров, а третьясхема ускоренного переноса служит дляформирования переносов (второго типа) иподачи .их в (21+2)-е трехвходовые. парал.лельные сумматоры (для всех случаев1 с = 1, и, где и - разрядность суммируемых чисел),По сравнению с известным сумматором,где время суммирования и -разрядныхчисел описывается соотношением(-,) фп чпгде 1 - задержка срабатывания сумматораО+по модулю два;- задержка узла формированияфункций переноса;- задержка узла ускоренного лереноса,время суммирования данного сумматораТг-о фпчпТаким образом, выигрыш по быстродействию сос;вит не менее 20%.