Устройство для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления

)5 Е ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОР тутв, Е.И.нов и С,ии инсти Королько Н, Тютю во СССР, 1980,Из ной тех вы числ ботаю счисле вания на реализаройства. атраты обору ого разряда у бретени нике иительныщих в из иясци кажвам о для сложе коразрядной ложительных ел имеющее ебольшие эает только с по- а нем нельзя женииоичныхффх лагаемому яваченное для чной двоичной ния, содержа- формирования тельного переительной сумГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельстМ 1259247, кл, 6 06 Е 7/38Авторское свидетельстМ 1238061, кл, 6 06 Е 7/49Авторское свидетельстМ 1015371, кл. 6 06 Г 7/49 относится к вычислительжет быть использовано в машинах и устройствах, раточной двоичной системе Известно устройство для параллельно-го алгебраического сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления, состоящее из двух преобразователей энакораэрядных кодов в аддитивную форму и й вычислительных блоков, каждый из которых содержит непол ный и полный полусумматоры в двоичной знакоразрядной системе счисления (й - разрядность суммируемых чисел).Недостатками этого устройства являют.- . ся его медленная работа, определяемая глубиной схемы (время срабатывания устройства - 141, где т - задержка, одного логического элемента типа И-НЕ) и большие(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СЛОЖЕНИЯ ЧИСЕЛ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ДВОИЧНОЙ ЗНАКОРАЗРЯДНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах и устройствах, работающих в избыточной двоичной системе счисления с цифрами - 1, О, 1. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит в каждом разряде блок 1 анализа входных цифр, блок 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса иблок 3 формирования Окончательного результата. 2 э, и. ф-лы, 3 ил, 2 табл,Известно также устройст ния в двоичной избыточной зн системе. счисления только и или только отрицательных чи высокое быстродействие и траты оборудования,Но это устройство работа следовательными кодами и получать верные результаты операндов, имеющих в сосед разрядах 1 и -1,Наиболее близким к пред ляется устройство, предназ сложения и вычитания в избыто знакоразрядной системе счисл щее в каждом разряде блок отрицательной суммы и положи носа, блок формирования поло5 10 15 20 25 30 40 50 мы и отрицательного переноса, блок формирования окончательного результата,Недостатком этого устройства является большое количество оборудования, требуемого для его реализации.Целью изобретения являешься сокращение аппаратурных затрат на выполнение операции суммирования знакоразрядных чисел.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления, содержащем в каждом разряде блок формирования поло жительной суммы и отрицательного переноса и блок формирования окончательного результата, причем выходы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства являются выходами данного разряда устройства, первый и второй входы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства соединены соответственно с первым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства и со вторым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, в каждом разряде содержится блок анализа входных цифр, причем входы положительных составляющих значений соответствующих разрядов первого и второго операндов устройства и входы отрицательных составляющих значений соответствующих разрядов первого и второго операндов устройства соединены соответственно со входами с первого по четвертый блока анализа входных цифр соответствующего разряда устройства, с первого по пятый выходы блока анализа входных цифр каждого разряда устройства соединены соответственно с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса последующего разряда устройства и со входами с первого по четвертый блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства.Блок анализа входных цифр содержит с первого по третий элементы И-НЕ, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ и элемент ИЛИ, причем первые входы первого элемента И-НЕ и элемента ИЛИ соединены с первым входом блока анализа входных цифр, второй вход которого соединен со вторыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ, первые входы первого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ соединены с третьим входом блока анализа входных цифр, четвертый вход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первыми входами третьего элемента И-НЕ, элемента И и второго элемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторыми входами третьего элемента И-НЕ, элемента И и второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы третьего элемента И-НЕ, первого элемента И-НЕ, элемент И, второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ являются соответственно с первого по пятый выходами блока анализа входных цифр.Блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса содержит элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И-НЕ, причем первые входы с первого по третий элементов ИЛИ. пеового и второго элементов И-НЕ соединены с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, выходы с первого по третий элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами элемента ИНЕ, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами второго элемента ИЛИ, первого элемента И-НЕ и.с четвертым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, первый вход которого соединен со вторыми входами. первого элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, третий вход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и со вторым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, третий вход которого соединен с третьими входами третьего элемента ИЛИ и первого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен с пятым входом третьего элемента И-НЕ и с третьим входом элемента И. выходы третьего элемента И-НЕ и элемента И являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса.На фиг. 1 изображена структурная схема одного разряда устройства; на фиг. 2 - схема блока анализа входных цифр; на фиг.3 - схема блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса.УстройствО в каждом разряде содержит блок 1 анализа входных цифр, блок 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок 3 формирования окончательного результата, выходы которо+го соединены с шинами Я положительной и Я отрицательной составляющих данного разряда результата, а входы подключены к1727120 первому выходу Е 1 блока 2 формированияположительной суммы и отрицательного пе. реноса данного и ко второму выходу Ъ блока 2 формирования положительной сум-,мы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства. Входы блока 2. формирования положительной суммы и отрицательного переноса соединены со вто+ "+Фрым Х ., третьим У;, четвертым УпятймХ выходами блока анализа входных цифр 10+данного и первым выходом Рь 1 предыдущего разряда устройства. Входы блока 1 анализа входных цифр подключены к шинамХ, У положительных и шинам ХУ отри. цательных составляющих данных разрядов 15сооперандов.Алгоритм работы устройства состоит в+ +задании на входных шинах Х, У 1, Х 1, Угкаждого разряда устройства знакоразрядных кодов сооперандов и получении 20на его выходных шинах Ь и Я поокончании переходных процессов в комбинационных схемах значения соответствующего разряда суммы.Кодирование знакоразрядных цифр 25слагаемых и результата производится в соответствии с табл. 1.Кодовая комбинация, когда одновременнопринимают значение "1" положительная иотрицательная составляющие знакоразрядной цифры, является запрещенной,В блоке 1 анализа входных цифр каждого разряда устройства формируется унитарный код суммы поступающих по шинам Х,У+, Х, У 1 значений соответствующих разрядов слагаемых и преобразуется к виду,необходимому для работы блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса. Работу блока 1 поясняеттабл, 2. аоВыходы блока 1 формируются по следующим правилам:Р=5х=%У = У 45У =УХ = Х .В блоке 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса производится вычисление положительной 50составляющей Ъ кода данного разряда.(положительной суммы) и отрицательной составляющей Ъ кода последующего разряда(отрицательного переноса) результата, Работа блока 2 описывается следующими логическими выражениями: лл; лл л л л/ л., л) 1 л) л)лл ЮЭЛ)лл л)лл:л; Лл лл л 1,;лл,:ллл.,лл;,бФункция. блока 3 формирования окончд. тельного результата состоит в исключении на выходных шинах Я+ и Я- устройства запрещенной комбинации положительной и отрицательной составляющих данного разряда результата. Работа блока 3 описывается следующими логическими выражениями:3 =213 Ъ з = а+ чъ Для построения одного разряда предлагаемого устройства необходимо 16 вентилей, что составляет 577 О от затрат оборудования на реализацию одного разряда прототипа, при этом быстродействие данного устройства остается равным быстродействию прототипа и равно 5 с, Это позволяет говорить о возможности эффективного применения предлагаемого устройства в специализированных вычислительных устройствах, требующих высокой скорости суммирования чисел большой разрядности,Формула изобретения 1, Устройство для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления, содержащее в каждом разряде блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок формирования окончательного результата, причем выходы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства являются выходами данного разряда и устройства, первый и второй входы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства соединены соответственно с первым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства и со вторым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, оно содержит в каждом разряде блок анализа входных цифр, причем входы положительных значений каждого разряда первого и второго операндов устройства и входы отрицательных значений каждого разряда первого и второго операндов устройства соединены соответственно со входами с первого по четвертый блока анализа входных цифр соответствующего разряда устройства, с первого по пятый выходы блока анализа входных цифр каждого разряда устройства соединены соответственно с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса последующего разряда устройства и со входами с первого по четвертый блока форми рования положительной суммы и(Х, , В ) 0 0 1 Таблица 2 Сумма Код суммы Х УХУ Выход блокаща а те0 0 0 0ОО 00 0 0 11 0 0 01 1 0 01 0 0 10 0 1 00 1 1 00 0 1 1 0 0 О О 1 О 1 О а О 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 О 0 О0 О 0 1 1 0 0 О 0 1 0 О 1 1 1 0 0 0 1 0 -1 1 0 1 1-1 -.1 О -1 1Вт О 1 1 2 О -1 0 ж 2 1 0 0 1 1 1 0 1 1 О 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 О 1 1 0 1 1 1 О О 1 1 О 1 0 отрицательного переноса данного разряда устройства,2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок анализа входных цифр содержит с первого по третий элементы ИНЕ, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ и элемент ИЛИ, причем первые входы первого элемента И-НЕ и элемента ИЛИ соединены с первым входом блока анализа входных цифр, второй вход которого соединен со вторыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ, первые входы первого элемента ИЛИ-НЕ.и второго.элемента И-НЕ соединены с третьим .входом блока анализа входных цифр, четвертый вход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ-Н Е и второго элемента И-НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первыми входами третьего элемента ИНЕ, элемента И и второго элемента ИЛИНЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторыми входами третьего элемента И-НЕ, элемента И и второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы третьего элемента И-НЕ, первого элемента И-НЕ, элемента И, второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ являются соответственно с первого по пятый выходами блока анализа входных цифр 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса соТдержит элемент И; с первого по третий элементы ИЛИ и с первого по третий элементы И-НЕ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов ИЛИ, первого и 5 второго элементов И-НЕ соединены с пятымвходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, выходы с первого по третий элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами 10 третьего элемента И-Н Е, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами второго элемента ИЛИ. первого 15 элемента И-НЕ и с четвертым входом блокаформирования положительной суммы и отрицательного переноса, первый вход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, 20 третий вход которого соединен со вторымвходом третьего элемента ИЛИ и со вторым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, третий вход которого соединен с третьими 25 входами третьего элемента ИЛИ и первогоэлемента И-НЕ, выход второго элемента ИНЕ соединен с пятым входом третьего элемента И-НЕ и с третьим входом элемента И, выходы. третьего элементаИ.Н Е и элемента 30 И являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса,а б л и ц а 11727120 4 Ьг, 3 дактор Н,Каменск Коррект а Про Заказ 1279 ВНИИПИ Составитель Е.ЛеоноТехред М.Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101