Двоично-десятичный сумматор

(51)5 8 06 Р 7/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ быстрого сложения десятичн ставленных в двоично-деся Целью изобретения являет быстродействия двоично-де матора за счет сокращения учения функций генераци десятичного переноса. Дв чный сумматор содержит и т маторов 1 первой группы (п тетрад в десятичном слагаем ных сумматоров 4 второй гру рователей 2 функций генерац десятичного переноса и блок переноса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин (72) Ю,А.Баран и А.А,Шостак(56) Авторское свидетел ьство СССР М 1241233, кл. 0 06 Р 7/50, 1984.Карцев М.А. Арифметика цифровых машин. - М., 1969, с. 195, рис, 2 - 26.(54) ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для ых чисел, предтичном коде. ся повышение сятичного сумвремени поли и транзита оично-десятиетрадных сум - количество ом), и тетрадппы, и формиии и транзита 3 десятичного .45 50 55 Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для быстрого сложения десятичных чисел, представленных в двоично-десятичном коде.Известен двоично-десятичный сумматор, содержащий и тетрадных сумматоров первой группы (и - количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй группы, 2 п элементов И и и элементов ИЛИ.Недостатком известного сумматора является низкое быстродействие.Известен двоично-десятичный сумматор, содержащий и тетрадных сумматоров первой группы (и - количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй группы и 4 п-разрядный двоичный сумматор.Хотя данный сумматор имеет значительно более высокое быстродействие, чем предыдущий, однако он уступает по скорости двоичному сумматору той же разрядности из-за задержки, вносимой тетрадными сумматорами первой и второй групп, осуществляющими соответственно прибавление числа б к каждой тетраде одного из слагаемых сумматора и вычитание числа 6 из тех тетрад результата, из которых не возникли переносы, Поэтому недостатком данного сумматора также является низкое быстродействие.Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является двоична-десятичный сумматор, содержащий тетрадных сумматоров первой группы,л - количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй групп , и формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса (в прототипе ка.кдый формирователь построен на трех элементах И и одном элементе ИЛИ) и блок десятичного переноса, причем перьый информационный вход 1-го тетрадного сумматора первой группы (1 1 и) соединен с входом 1-й тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационн й вход 1-го тетрадного сумматора первой -руппы соединен с входом 1-й тетрады второго десятичного слагаемого, вход суммы 1:о тетрадного сумматора первой группы соединен с первым входом 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса и первым информационным входом 1-го тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом 1-й тетрады результата двоично-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора 5 10 15 20 25 30 35 40 второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (1+1)-м входом блока десятичного переноса, выход )-го десятичного переноса блока десятичного переноса (1 )и) соединен с вторым информационным входом )-го тетрадного сумматора второй группы и входом переноса +1)-го тетрадного сумматора второй группы, выход и-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом и-го тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-десятичного сумматора, выход переноса 1-го тетрадного сумматора первой группы соединен с вторым входом 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса.Недостатком известного двоично-десятичного сумматора является низкое быстродействие. Это обусловлено тем, что в каждом формирователе известного сумматора функции генерации и транзита десятичного переноса формируются по значениям суммы и переноса соответствующего тетрадного сумматора первой группы.Цель изобретения - повышение быстродействия двоично-десятичного сумматора за счет сокращения времени получения значений функций генерации и транзита десятичного переноса.Поставленная цель достигается тем, что в двоична-десятичном сумматоре, содержащем и тетрадных сумматоров первой группы (и - количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй группы, и формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса и блок десятичного переноса, причем первый информционный вход 1-го тетрадного сумматора первой группы (1 1п) соединен с входом 1-й тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационный вход 1-го тетрадного сумматора первой группы соединен с входом 1-й тетрады второго десятичного слагаемого, выход суммы 1-го тетрадного сумматора первой группы соединен с первым информационным входом 1-го тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом 1-й тетрады результата двоична-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (1+1)-м входом блока десятичного5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 переноса, выход )-го десятичного переноса блока десятичного переноса (11и) соединен с вторым информационным входом )-го тетрадного сумматора второй группы и входом переноса 0+1)-го тетрадного сумматора второй группы, выход п-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом и-го тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-десятичного сумматора, вход 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с выходом функций генерации и транзита двоичного переноса 1-го тетрадного сумматора первой группы Поставленная цель достигается и тем, что в двоично-десятичном сумматоре каждый формирователь функций генерации и транзита десятичного переноса содержит девять элементов И и два элемента ИЛИ, причем первый битный вход формирователя соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй битный вход - с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, третий битный вход - с вторым входом третьего элемента И и первыми входами пятого и шестого элементов И, четвертый битный вход - с первым входом первого элемента ИЛИ, пятый битный вход - с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и первым входом седьмого элемента И, шестой битный вход - с вторым входом пятого элемента И и первым входом восьмого элемента И, седьмой битный вход - с третьими входами второго и четвертого элементов И и первым входом девятого элемента И, восьмой битный вход - с вторыми входами первого, седьмого, восьмого и девятого элементов И, выходы первого, второго, третьего, пятого, восьмого и девятого элементов И соединены с входами с второго по седьмой первого элемента ИЛИ соответственно, выходы четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены с входами с первого по третий второго элемента ИЛИ соответственно, выходы элементов ИЛИ образуют выход формирователя.На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого двоично-десятичного сумматора; на фиг.2 - функциональная схема формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса,Двоично-десятичный сумматор (фиг.1) содержит и тетрадных сумматоров 11-1 п первой группы (и - количество тетрад в десятичном слагаемом), и формирователей 21 - 2 п функций генерации и транзита десятичного переноса, блок 3 десятичного переноса, и тетрадных сумматоров 41-4 п второй группы, входы 51-5 тетрад с первой по п-ю первого десятичного слагаемого соответственно, входы 61-бп тетрад с первой по и-ю второго десятичного слагаемого соответственно, вход 7 и выход 8 переноса двоичнодесятичного сумматора, выход 9 результата двоично-десятичного сумматора, выходы 101 - 10 п суммы тетраднйх сумматоров 11-1 первой группы соответственно, выходы 11 - 11 п функций генерации и транзита двоичного переноса тетрадных сумматоров 11 - 1 п первой группы соответственно, выходы 121 - 12 Г формирователей 21-2 л функций генерации и транзита десятичного переноса соответственно.Первый информационный вход тетрадного сумматора 1 первой группы (1п) соединен с входом 5 тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационный вход тетрадного сумматора 1 первой группы соединен с входом 6 тетрады второго десятичного слагаемого, выход 11 функций генерации и транзита двоичного переноса тетрадного сумматора 1 первой группы соединен с входом формирователя 2 функций генерации и транзита десятичного переноса, выход 10 суммы тетрадного сумматора 1 первой группы соединен с первым информационным входом тетрадного сумматора 4 второй группы, выход суммы. которого соединен с выходом 1-й тетрады выхода 9 результата двоично-десятичного сумматора, вход 7 переноса которого соединен с входом переноса тетрадного сумматора 4 второй группы и первым входом блока 3 десятичного переноса, выход 12 формирователя 2 функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (+1)-м входом блока 3 десятичного переноса, выход)-го десятичного переноса блока 3 десятичного переноса (1и) соединен с вторым информационным входом тетрадного сумматора 4 второй группы и входом переноса тетрадного сумматора 4+1 второй группы, выход и-го десятичного переноса блока 3 десятичного переноса соединен с вторым информационным входом тетрадного сумматора 4 п второй группы и выходом 8 переноса двоично-десятичного сумматора.Формирователь 2 функций генерации и транзита десятичного переноса (фиг,2) содержит элементы И 13-21 и элементы ИЛИ 22 и 23.Рассмотрим функциональное назначение и реализацию узлов двоично-десятичного сумматора,Сумматор 1 предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 1-х тетрад А, В десятичных слагаемых соответственно Аи В; 1-я тетрада первого десятичного слагаемого подается на вход 5, 1-я тетрада второго десятичного слагаемого подается на вход6. Сумматор 1 - четырехразрядный двоичный сумматор комбинационного типа. Он 5может быть построен любым известнымспособом.В формирователе 2 для-го десятичногоразряда двоично-десятичного сумматора формируются функции генерации О и транзита В 10десятичного переноса по выражениям:О = 08 + К 288 + Й 8 Я 4 + 0482 + 01 В 8 ++84 02 01 + 01 04Е = В 1 В 8 + 04 В 1 + 02 Я 1 В 4,где Ор = Ар Вр - функция генерации двоичного переноса тетрадного сумматора 1;Вр = Ар + Вр функция транзита двоичного переноса тетрадного сумматора 11;Рб (1,2,4,8) - цифра, указывающая весдвоичного разряда 1-й тетрады, представленной в коде прямого замещения 8421;Ар, Вр - значения двоичных разрядоввеса Р тетрад соответственно А и В;О = 1, если А + В10, Я = 1, еслиА + В = 9. 25Функция К = 1 и при следующих значениях суммы А + В: 10, 13, 14, 17 и 18, Этимобеспечивается упрощение выражения дляНа фиг.2 приведена функциональная 30схема формирователя 2 функций О и й.Предполагается, что значения функций Ори Вр имеются в тетрадном сумматоре 1 ь Впротивном случае они должны быть сформированы по значениям Ар и Вр, имеющимся 35на входах 5 и 6,Блок 3 десятичного переноса предназначен для формирования и десятичных переносов любым известным способом, Вчастности, десятичные переносы могут быть 40сформированы параллельным способом всоответствиио следующими логическимивыражениями (гассматриваются для и = 4):С =О+Я Сх,С =О+В О+В Я Сх 45С =О +В О +В В О +й В й Сх,С 4 = 04+ Я 4 Оз+ В 4 Рз 02+ Й 4 Вз Я 2 01++84 Рз В 2 Р 1 ССумматор 4 предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 следующих 50трех значений; суммы, образованной на выходе 10 сумматора 1; кода "0110" коррекции; единицы входного переноса. Сумматор4; - четырехразрядный двоичный сумматоркомбинационного типа. Он может быть построен любым известным способом.Двоично-десятичный сумматор работает следующим образом.После подачи первого А и второго В десятичных слагаемых на входы 51 - 5 п и 61 - бп двоично-десятичного сумматора в тетрад- НЫХ СУММатОРаХ 11-1 п ПЕРВОЙ ГРУППЫ ОСУЩЕ- ствляется двоичное суммирование по модулю 16 соответствующих тетрад десятичных слагаемых А и В (в тетрадном сумматоре 1 суммируются тетрады А и В). По функциям генерации и транзита двоичного переноса, образованным в сумматорах 11 - 1 п и поступающим на их выходы 111, - 11 п, в фоРмиРователЯх 21 - 2 п фоРмиРУютсЯ фУнкции генерации и транзита десятичного переноса, которые затем используются в блоке 3 для формирования значения и десятичных пеРеносов, ФоРмиРователи 21 - 2 п и блок 3 работают параллельно с тетрадными СУММатОРаМИ 11 - 1 п ПЕРВОЙ ГРУППЫ. С ПОМОЩЬЮ СУММатОРОВ 41-4 п ВтОРОй ГРУППЫ осуществляется учетдесятичных переносов, сформированных в блоке 3, а также коррекция сумм, полученных на выходах 101-10 п тетРаДных сУмматоРов 11-1 п пеРвой гРУппы соответственно, Коррекция выполняется следующим образом; если 1-й десятичный перенос(перенос из -го десятичного разряда двоична-десятичного сумматора) равен единице, то к сумме, сформированной на выходе 10 сумматора 1 ь прибавляется по модулю 16 код "0110"; если -й десятичный перенос равен нулю, то к сумме, сформированной на выходе 10 сумматора 1 ь прибавляется нулевой код "0000".На выходах суммы тетрадных сумматоРов 41 - 4 п втоРой гРУппы фоРмиРУютсЯ значения соответствующих тетрад результата двоично-десятичного сумматора, которые поступают на его выход 9. Выходной перенос двоична-десятичного сумматора (и-й десятичный перенос) подается на его выход 8.В заключение производят сравнение времени сложения двух и-разрядных десятичных чисел в известном и предлагаемом двоично-десятичном сумматорах. Сравнение производят при следующих.допущениях: и = 4; используются логические элементы И, ИЛИ, НЕ; двоичные переносы в тетрадных сумматорах 1, 4; формируются параллельным способом; десятичные переносы в блоке 3 формируются параллельным способом; задержка сигнала на логическом элементе равна т.Время сложения в известном двоичнодесятичном сумматоре равноТизв. = Т 1 + Т 2 + Тз + Т 4 = 6 ю+ 2 т+ 2 т+ +5 т=15 т,где Т - задержка информации в узле (блоке) с порядковым номеромна фиг.1.Время сложения в предлагаемом двоична-десятичном сумматоре равноТпредл, = Т 1 + Т 4 = 6 Х+ 6 7 = 12 Х,1728859 10 50 55 Здесь значения Т 2 и Тз не учитываются, так как формирователи 2 - 2 П и блок 3 работают . параллельно с сумматорами 11 - 1 п.Таким образом, при принятых допущен иях и редла гаем ый двоично-десятичный сумматор примерно в 1,3 раза быстрее известного.Технико-экономическое преимущество предлагаемого двоично-десятичного сумматора состоит в более высоком быстродейст- вии (примерно в 1,3 раза). Скорость работы предложенного двоично-десятичного сумматора практически совпадает со скоростью работы двоичного сумматора равной разрядности,Ф о р мул а изобретен ия 1. Двоично-десятичный сумматор, содержащий п тетрадных сумматоров первой группы (и - количество тетрад в десятичном Слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы, п формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса и блок десятичного переноса, причем первый информационный вход -го тетрадного сумматора первой группы (1и) соединен с входом 1-й тетрады первого десятичного слагаемого двоично-десятичного сумматора, вход 1-й тетрады второго десятичного слагаемого которого соединен с вторым информационным входом 1-го тетрадного сумматора первой группы, выход суммы которого соединен с первым информационным входом -го тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом 1-й тетрады результата двоично-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход 1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (+1)-м входом блока десятичного переноса, выход )-го десятичного переноса блока десятичного переноса (1 /п) соединен с вторым информационным входом)-го тетрадного сумматора второй группы и входом переноса )+1)-го тетрадного сумматора второй группы, выход и-го деся 5 10 15 20 25 30 35 40 45 тичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом и-го тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-десятичного сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия двоично-десятичного сумматора, вход1-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с выходом функции генерации и транзита двоичного переноса 1-го тетрадного сумматора первой группы.2. Сумматор по п.1,отл и ч а ю щи йс я тем, что каждый формирователь функций генерации и транзита десятичного переноса содержит девять элементов И и два элемента ИЛИ, причем вход первого бита формирователя соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вход второго бита формирователя соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, вход третьего бита формирователя соединен с вторым входом третьего элемента И и первыми входами пятого и шестого элементов И, вход четвертого бита формирователя соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вход пятого бита формирователя соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и первым входом седьмого элемента И, вход шестого бита формирователя соединен с вторым входом пятого элемента И и первым входом восьмого элемента И, вход седьмого бита формирователя соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И и первым входом девятого элемента И, второй вход которого соединен с входом восьмого бита формирователя и вторыми входами первого, седьмого и восьмого элементов И, выходы первого, второго, третьего, пятого, восьмого и девятого элементов И соединены с второго по седьмой входами первого элемента ИЛИ, выходы четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены с первого по третий входами второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с выходом формирователя.1728859 ставитель Н.Маркелред М.Моргентал едактор Е.Папп Тех Корректор Н.Ревс Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 1409 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5