Устройство для суммирования

Союз Советсеа Социалнстицескнк Республик(23) Приора твенно кематетСССРи кзебретвкккеткрнткй вано 15. 07.7.А, Платоно тения диотехническнй институт,П. Калмыкова аг ски нм Ц Заявите(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУММИРОВАНИ заден Изобретение относится к области вычислительной техникИ и может быть использовано, например, в качестве сумматора и арифметическо-логическом устройстве, или в качестве преобразователя нэ одной системы счисления в другую в устройст- б , вах ввода и вывода цифровых вычислительных машин.Известные последовательные суммато,ры, предназначенные дла суммирования.чи- сел," записанных в системах счисления от личных от двоичной, обычно состоят изодного или двух двоичных сумматоров исхемы коррекции результатов, предназначенной для коррекции реэуаътата суммирования двоичных кодов чисел 1 . 5Известны также последовательно-па раллельиые сумматорй дла суммирования чисел, например, в десатнчно двоичной системе счисления, состоящие иэ чегьтрехразрФдного параллельного сумматора, в ко тором последовательно суммируются дво ичные Фетрады десятичных разрядов, из схемы коррекции для образования десатичното переноса и из схемы ержкн длязадержки на один такт пер оса в старший разряд 2.Суммирование чисел в таких сумматорах осуществляется младшими разрядамивперед для того, чтобы можно было в следующем старшем разряде учесть переносиз младшего разряда,Такие сумматоры обладают существенным недостатком, заключающимся в том,что множительные устройства последовательных арнфметическо-логических устройств АЛУ, состоящие иэ таких сумматоров я регистров, имеют низкое бьтстродействие. Это лроисходит потому, что прнумножении двух тт разрядных чисел произведение имеет 2 в разрядов, нэ которых в й - разрядном АЛУ используетсятолько ъ старших разрядов. Но так какс выхода. множительного устройства произведенне поступает младшими разрядамивперед, то первые й разрядов не могутбыть использованы в дальнейших вычислениях. в результате чего в вычислениях об674018 При суммировании же чисел а + Ь 10М Фв предлагаемой системе счисления, начиная со старших разрядов, мы получаемв третьем разряде сумму разрядных коэффициентов3 3 Т+3 Ю151которая больше, чем С,е,1 7, поэтому возникает перенос в четвертый разрядравный 1, а в третьем разряде разрядныйкоэффициент СО, Этот коэффиЪциент меньше, чем К, поэтому даже, если 20во втором разряде образуется перенос втретий разряд, он при суммировании с 3-мразрядным коэффициентом не даст повтор-ный перенос в четвертый разряд. Поэтомупосле суммирования 3-х разрядных коэффициентов сразу же определяют истинноезначение 4-го разрядного коэффициента.И вообще, после суммирования 4 - 1)разрядных коэффициентов становится из-вестным истинное значение 1 -го разряд- .30ного коэффициента суммы,Так что, при последовательном суммировании чисел, записанных в системесчисления, удовлетворяющей условиям (1) -(3), если суммирование начинается состарших разрядов, задержка в выдаче стар. шего разряда составляет один такт, а нес2 й тактов, как, например, в прототипе.На чертеже представлена функциональная схема сумматора,40Устройство содержит первый сумматор1, второй сумматор 2, узел задержки 3,состоящий из двух последовательно соединенных регистров, узел управления коррекции 4, узел коррекции 5, третий сум 45матор 6,Первый сумматор 1 является пятиразрядным двоичным комбинационным сумматором. Он предназначен для получениядвоичной кодированной суммь; десятичных 50разрядных коэффициентов двух слагаемых.Так как в описанной выше десятичной системе счисления разрядные коэффициентымогут быть как положительными, так иотрицательными, то эти коэффициенты ко.- 55дируются дополнительными двоичными кодами. Выходы первого сумматора 1 соединены со вторыми входами второго сумП =(ООО 1) ЛП Ч(1111) ЛГ 3где К - сигнал коррекции,0110 - двоичный код числа 6, коррек тирующего-й разрядный коэффициент при положительном переносе,1010 - двоичный код числа 10, корректирующего-й разрядный коэффициент при отрицательном переносе,71 - сигнал переноса в (1 Ф 1 )-й разряд,Выходы узла коррекции 5 соединены спервой группой входов второго сумматора 5При суммировании чисел б + Ь в обычной десятичной системе счисления в млад шем разряде возникает перенос при сум мировании цифр 6 +4=10, который проходит сквозь все разряды, так как сумма разрядных коэффициентов в них равна 9 вплоть до четвертого разряда, так что 6матора 2 и со входами узла управлениякоррекций 4,Узел управления коррекцией 4 является комбинационной схемой И-ИЛИ ислужит для выработки двух управляющихсигналов для узла коррекции 5. Первыйиз этих сигналов является управляющимсигналом коррекции, когда сумма разрядных коэффициентов в сумматоре 1 большеили равна .С,1 , т,е. при возникновении положительного переноса, Логическая формула этого управляющего сигналаимеет вид+ щВП =ала 4.чолалалала, 1 (4)где П - сигнал управления при положи+тельном переносе,О 4,О- сигналы на выходах 1-го,5-го двоичных разрядов первого сумматора 1,Второй управляющий сигнал П образуется при возникновении отрицательногопереноса в первом сумматоре 1, когдасумма разрядных коэффициентов ч,н;ламеньше или равна С 0, Логическаяформула %того сигнала имеет вид а 5 ла 4 чс 15/а 4 лаЗЛ Я (5)Выходы схемы управления коррекцией 4 соединены со входами узла коррекции 5.Узел коррекции 5 предназначен для образования сигнала положительного переноса (код 0001) или отрицательного переноса (код 1111) в (1 +1)-й десятич+ ный разряд по управляющим сигналам П или и , также для образования сигнала положительной или отрицательной коррекции 1 -го десятичного разрядного коэффициента по управляющим сигналам коррекции. Узел коррекции 5 является комбинационной схемой И-ИЛИ, выполненной по логической формулеК: (О 11 а) Л Пфч(4 О 4 О) Л иЦифра Код 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 2 и с первой группой входов третьего сумматора 6.Второй сумматор 2 предназначен для получения корректированного значенияГО десятичногО разрядного хоэффици 5 ента. Он является четырехразрядным двоичным комбинационным сумматором. Выхо ды сумматора 2 соединены со входами узла задержки 3,Узел задержки 3 состоит из двух четы О рехразрядных регистров с синхронизацией тактируюшими сериями импульсов Срр и С 0, сдвинутыми на полтакта. Узел задержки 3 используется для задержки наодин такт юго десятичного разрядного коэффициента суммы., Выходы узла задертВ первом сумматоре 1 разрядные коэффйциенты суммируются по правилам суммфоъайия двоичнйх чйсел в дополнитель ных кодах, %5В Отличие от второго 2 и третьего 6 сумматоров первый сумматор 1 является пятиразрядным. Пятый двоичный разряд необходим, чтобы не возниклопереполне иие разрядной сетки при суммированиис -ых десятичных разрядов.Во втором 2 и третьем 6 сумматорах переполнение произойти не может, так как система счисления выбрана из условий (1) - (3). Поэтому они четырехраз 45 рядные.Двоичная сумма-ых разрядных коэффипиентов слагаемйх с выходов первого сумматора 1 поступает на входы узла упБО равлеиия коррекцией 4 и на вторую груп пу выходов второго сумматора 2. В узле управления коррекцией 4 происходит анализ суммы, полученной в первом сумматоре 1 по логическим формулам (4) иФ 55 (5), выдавая управляющие сигналы П и О на входы узла коррекции 5, где из ниэ формируются сигналы переноса икоррекциики 3 соединены со второй группойтретьего сумматора 6.Третий сумматор 6 является четырехразрядным комбинационным сумматором ипредназначен для суммирования положительной или отрицательной единицы переноса в ( + 1 ) -й разряд суммы,Сумматор работает следующим образом,Суммируемые числа в каждом тактеработы сумматора, начиная со старшихразрядов, поступают одновременно своими-ми десятичными разрядами навходы первого сумматора синхронно стактирующей серйей импульсов Со . Десятичные разрядные коэффициентыслагаемыхкодируются следующими двоичными кодами.При этом, если сумма в первом сумматоре окажется больше или равна 7, то иэ полученной суммы е -ых разрядных коэффициентов необходимо вычесть десять или (что .для дополнительных двоичных кодов то же самое) прибавить число 6 (двоичный код 0110), а к ( 4+1)-му разрядному коэффициенту надо прибавить +1(код 0001),Если же сумма,1 -ых разрядных коэффициентов окажется меньше или равна минус 7, то к полученной сумме необхо.димо прибавить десять (код 1010), а из ( 1 +1)-го разрядного коэффициента вычесть 1 (прибавить дополнительный код1111).Суммирование числа 10 или 6 с суммой 1 -ых р 6 зрядных коэффициентов произвощтся во втором, сумматоре 2. Двоич,ныекоды чцсел 10 и 6 вырабатываются в узле коррекции 5 из управляющих сщъналов й+ и ПСкорректированная таким образом сумма,1 -ых разрядных коэффициентов по тактирующей серии импульсов С , которая подается через полтакта после серии С записывается в первый регистр схсмы за674018 10 Формула изо бретения(Устройство для суммирования, содержащее первый и второй сумматоры, узелзадержки, узел управления коррекцией,узел хорекдии:, выходы которого соединены с первой группой входов второгосумматора, а входы - с выходами узлаавления коррекцией, входы которогосоединены с выходами первого су р ,ммато а,выходы которого соединены также со втоато а,о трои г" группой входов второго сумм рлью е,личаю ш е е с я тем, что,.с це увличения быстродействии, устройство сор кит третий сумматор, первая группао амивходов которого соединена с выхода входовузла коррекции, а вторая группа вс выходами узла задержки, входи которого соединены с выходами второго сумматора.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР457084, кл. С 06 Р 7/385, 1972,.2, Шигин А. Г. Иифровые вычисли-."Эне гия", 1971,тельные машины, Я., рс. 232-234.3. Авторское свидетельство СССР387364, кл, й 06 Р 7/50, 1971,9держки. Величина такта выбирается такой, чтобы переходные процессы в комбинационных сумматорах 1 и 2, а такжев узлах 4 и 5 закончились меньше, чемза полтакта). Еще через полтакта этасумма по серии импульсов С переписывается во второй регистр узла задержки 3. Таким образом осуществляется задержка ,1 -го разрядного коэффициентасуммы на один такт. Задержка проиэводится для того, чтобы в следующем такФте прибавить или вычесть из . -го разрядного коэффициента единицу, если присуммировании ( .л -1)-х разрядных коэффициентов в первом сумматоре 1 узел управления коррекцией 4 вьщает управляющий сигнал П+ или П . Суммированиепроисходит в третьем сумматоре 6, обФразуя истинное значение 1 -го разрядногокоэффициента суммы двух слагаемых. 20Таким образом происходит последовательное суммирование всех десятичныхразрядов слагаемых, начиная со старшихразрядов, Общая задержка информации в25сумматоре - один такт,Устройство может быть использованоне только для суммирования чисел, но идля преобразования чисел в предлагаемуюсиси тему счисления из обычной двоично-де 30сятичной системы счисления с цифрами, О, 1, , . 9, Для чего переводимоечисло, начиная со старших разрядов, своиими тетрадами подается на первые входыч етырех младших разрядов первого суммаа 35тора 1, а на первый вход пятого разрядаподается знаковый разряд числа. На второой вход всех разрядов первого сумматора"подается нуль, Далее устройство; работпо описанному выше алгоритму образуяна выходе преобразованное число.Устройство имеет кроме того еще и:следующее достоинство. Оно без существенных изменений может использоватьсяне только для суммированиядесесятичнихчисел, но и чисел в системах счисления 4от 8- ой до 13-ц 9 й. Требуется лишь несущественно изменить соединение,: входовузла коррекции 5 с выходами узла управления коррекцией 4 так, чтобы на тевыходы узла коррекции 5, которые соеди-,нены с первой группой входов второго сумматора 2, поступили не числа 110 или 6,а число, равное основанию выбранной системы счисления или его дополнение до16. Использование предложенного устройства для суммирования в множительном устройстве последовательно-параллельного арифметическо-логического устройства пор- воляет увеличить его быстродействие в два раза, так как суммирование частичных произведений двух й-разрядных чисел происходит, начиная со старших разрядов, что позволяет использовать старший разряд произведения с задержкой на один такт., Для получения всех е -стар ших разрядов произведения в таком множительном устройстве требуется о 1 такт его работы. В то же время в последовательно-параллельном множительном устройстве, использующем сумматоры, суммирование в которых осуществляется, начиная с младших разрядов, для получения о старших разрядов произведения, требуется- -по крайней мере 2 й тактов. Так что предложенное устройство позволяет увеличить быстродействие в2 п,674018 ставитель В. Березкихред 3, Фанта Н. Каменская орректор В. 9 комитета ССС и открытийушская наб., д Заказ 4 О 79/45 - " Тираж 7 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ра