Формирователь переноса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении арифметических цифровых устройств на КМДП-транзисторах, в частности многоразрядных параллельных сумматоров-вычитателей и схем сравнения. Цель изобретения - повышение быстродействия. Формирователь переноса содержит в каждом разряде входы первого и второго операндов , вход переноса, выход переноса, первый и второй входы управления, первый и второй выходы управления, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, пять МДП-транзисторов р-типа, пять МДП-транзисторов n-типа, шины питания и нулевого потенциала, соединенные между собой функционально. Кроме того, каждый нечетный разряд (считая младший нулевым) содержит два элемента НЕ, соединенных функционально, причем входы переноса младшей пары разрядов соединены с входом начального переноса формирователя, а выход переноса старшего разряда образует выход переноса формирователя . 1 ил., 1 табл. С/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 7/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вателя, 1 ил., 1 табл. (21) 4833259/24 (22) 18.04.90 (46) 30.12.91, Бюл. N 48 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) В.Г. Курочкин (53) 681.325,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1312567. кл. G 06 F 7/50, 1985.

Авторское свидетельство СССР

hL 1363189, кл. G 06 F 7/50, 1986. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЪ ПЕРЕНОСА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении арифметических цифровых устройств на КМДП-транзисторах, в частности многоразрядных параллельных сумматоров-вычитателей и схем сравнения. Цель

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении арифметических цифровых устройств на КМДП-транзисторах, в частности многоразрядных параллельных сумматоров-вычитателей и схем сравнения.

Известен узел формирования переноса в сумматоре, два разряда которого содержат три МДП-транзистора р-типа, три МДПтранзистора и-типа. четыре элемента НЕ, два элемента И вЂ” НЕ, два элемента ИЛИ-НЕ.

Недостатком такого устройства является невысокое быстродействие в режиме передачи сквозного переноса, вызванное последовательным прохождением сигнала переноса через каждый разряд узла, . Ж„„1702361 А1 изобретения — повышение быстродействия.

Формирователь переноса содержит в каждом разряде входы первого и второго операндов, вход переноса, выход переноса, первый и второй входы управления, первый и второй выходы управления, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, пять МДП-транзисторов р-типа, пять МДП-транзисторов п-типа, шины питания и нулевого потенциала, соединенные между собой функционально. Кроме того, каждый нечетный разряд (считая младший нулевым) содержит два элемента НЕ, соединенных функционально, причем входы переноса младшей пары разрядов соединены с входом начального переноса формирователя, а выход переноса старшего разряда образует выход переноса формироНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является формирователь переноса, содержащий в каждом разряде по три МДП-транзистора р- и и-типа, элемент И вЂ”.НЕ, элемент ИЛИ вЂ” НЕ.

Недостатком такого устройства также является невысокое быстродействие в режиме передачи сквозного переноса, вызванное последовательным прохождением сигнала переноса через каждый разряд формирователя.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем. что в формирователь переноса, каждый разряд которого содержит элемент И-НЕ, элемент

1702361

ИЛИ-НЕ, три МДП-транзистора и-типа и три

МДП-транзистора р-типа, причем выход элемента И-НЕ соединен с затворами первых МДП-транзисторов и- и р-типа, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с затворами вторых МДП-транзисторов и- и р-типа, истоки первого МДП-транзистора р-типа и второго МДП-транзистора и-типа соединены соответственно с шинами питания и нулево,;го потенциала формирователя, стоки перво-. го МДП-транзистора р-типа и второго ,:МДП-транзистора и-типа образуют выход, переноса данного разряда формирователя, ,затворы третьих МДП-транзисторов и- и р,типа соединены с входом переноса данного разряда формирователя, первые и вторые входы элементов ИЛИ вЂ” НЕ, И вЂ” НЕ данного ,разряда формирователя соединены с входа;ми соответствующих разрядов первого и второго операндов формирователя, введены дополнительно в каждый разряд первый и второй входы управления и четвертые и пятые МДП-транзисторы и- и р-типа; а каждый нечетный разряд формирователя, считая с младшего нулевого, дополнен первым и вторым инверторами, причем в каждом разряде формирователя истоки ,четвертого и пятого МДП-транзисторов р,типа соединены с шиной. питания форми рователя, истоки четвертого и пятого МДП-транзисторов и-типа соединены с, :шиной нулевого потенциала формирователя, затворы четвертых МДП-транзисторов и- и р-типа соединены с первым входом управления данного разряда формирователя, затворы пятых МДП-транзисторов пи р-типа соединены с вторым входом управления данного разряда формирователя, -стоки третьего и четвертого

МДП-транзисторов р-типа соединены с истоком второго МДП-транзистора р-типа, стоки третьего и пятого МДП-транзисторов и-типа соединены с истоком первого

МДП-транзистора п-типа, стоки первого

МДП-транзистора и-типа и второго МДПтранзистора р-типа соединены с выходом переноса данного разряда формирователя, сток пятого МДП-транзистора р-типа соединен с истоком третьего МДП-транзистора р-типа, сток четвертого МДП-транзистора и-типа соединен с истоком третьего МДП-транзистора п-типа, выходы элементов И вЂ” НЕ, ИЛИ вЂ” НЕ образуют соответственно первый и второй выходы управления данного разряда формирователя, которые у каждого четного разряда формирователя, считая с младшего нуле Bof.o, соединены соответственно с первым и вторым входами управления соседнего более старшего разряда формирователя, а

25 ь

40 у каждого нечетного разряда формирователя соединены с входами соответствующих первого и второго инверторов, выходы которых соединены соответственно с вторым и первым входами управления соседнего более старшего разряда формирователя, выход переноса каждого четного разряда формирователя соединен с входом переноса следующего более старшего четного разряда формирователя, выход переноса каждого нечетного разряда формирователя соединен с входом переноса следующего более старшего нечетного разряда формирователя, у самой младшей пары разрядов формирователя входы переноса соединены с входом начального переноса формирователя, а первый и второй входы управления самого младшего разряда формирователя соединены соответственно с шинами логической н1н и логического "0".

На чертеже представлена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства.

На схеме условно показаны младшие разряды устройства, где каждый разряд 1 содержит входы 2 и 3 первого и второго операндов соответственно, вход 4 переноса и выход 5 переноса, первый и второй входы 6,7 управления, первый и второй выходы 8,9 управления, элементы И вЂ” НЕ 10.

ИЛИ вЂ” НЕ 11, первый — пятый МДП-транзисторы р-типа 12 — 16 соответственно, первый — пятый МДП-транзисторы и-типа 17—

21 соответственно, шины 22, 23 питания и нулевого потенциала устройства, а каждый нечетный разряд устройства, считая с младшего нулевого, содержит первый и второй элементы НЕ 24, 25, причем входы переноса младшей пары разрядов устройства соединены с входом 26 его начального переноса. а выход переноса его старшего разряда образует выход 27 переноса устройства. Обозначим прямые значения 1-го разряда первого и второго входных операндов устройства как Al u Bl соответственно, где j

= О.З....,N-1, Й вЂ” разрядность входных операндов; прямое значение сигнала переноса, формируемого соответствующим разрядом устройства, как С1+1, прямое значение начального переноса устройства — как Свх и прямое значение его выходного переноса— как Саых, Формирователь переноса работае следующим образом.

Будем считать, что уровень логический

"1" (н1н) соответствует напряжению шины 22 питания формирователя, а уровень логического "0" (н0н) — напряжению шины 23 нулевого потенциала формирователя, 1702361

45

Для удобства выделим два следующих режима работы каждого разряда формирователя: режим генерации собственного переноса: режим передачи сквозного переноса, Разряд формирователя переноса работает в режиме генерации собственного переноса при совпадении сигналов на его входах 2 и 3 разрядов операндов: при этом на его выходах 8,9 управления формируются сигналы "00" или "11" и в случае комбинации "00" открыты первый и второй

МДП-транзисторы р-типа 12,13, закрыты первый и второй МДП-транзисторы и-типа

17,18 и на выходе 5 переноса данного разряда формирователя устанавливается уровень логической "1"; в случае комбинации

"11", открыты его первый и второй МДПтранзисторы и-типа 17,18, закрыты первый и второй МДП-транзисторы р-типа 12,13 и на выходе 5 переноса данного разряда формирователя устанавливается уровень логического "0".

Разряд формирователя работает в режиме передачи сквозного переноса при несовпадении сигналов на его входах 2 и 3 разрядов операндов; при этом на его первом и втором выходах 8,9 управления формируются соответственно уровни логических "1" и "О", первый МДП-транзистор р-типа 12 и второй МДП-транзистор и-типа 18 закрыты, первый МДП-транзистор и-типа 17 и второй МДП-транзистор р-типа

13 открыты, и состояние сигнала на выходе

5 переноса данного разряда формирователя определяется уровнями сигналов на его первом и втором входах 6,7 управления, а также уровнем сигнала на его входе 4 переноса.

Так, если на входах 6 и 7 управления данного разряда формирователя установлена комбинация "00", соответствующая режиму генерации собственного переноса соседнего более младшего разряда формирователя, у рассматриваемого разряда формирователя открыты четвертый и пятый

МДП-транзисторы р-типа 15 16, закрыты четвертый и пятый МДП-транзисторы и-типа 20,21 и на его выходе 5 переноса устанавливается уровень логической "1", Если на входах 6 и 7 управления данного разряда формирователя установлена комбинация

"11", также соответствующая режиму генерации собственного переноса соседнего более младшего разряда формирователя, у рассматриваемого разряда формирователя открыты четвертый и пятый МДП-транзисторы п-типа 20,21, закрыты четвертый и пятый МДП-транзисторы р-типа 15,16 и на

его выходе 5 переноса устанавливается уро5

35 вень логического "0". Если же на первом и втором входах 6,7 управления данного разряда формирователя установлены состояния "1" и "0", соответствующие режиму передачи сквозного переноса соседнего более младшего разряда формирователя, у рассматриваемого разряда формирователя четвертый МДП-транзистор р-типа 15 и пятый МДП-транзистор и-типа 21 закрыты, пятый МДП-транзистор р-типа 16 и четвертый

МДП-транзистор и-типа 20 открыты, и на выход 5 переноса через третьи МДП-транзисторы р-типа 14 и и-типа 19 передается двоичноинверсное значение сигнала с его входа 4 переноса; сочетание состояний "0" и "1" на первом и втором входах 6,7 управления разрядов формирователя запрещено.

Для обеспечения правильности функционирования формирователя у самого млэдшего его разряда первый и второй входы 6,7 управления соединены соответственно с "1" и "0", а входы 4 переноса у самой младшей пары его разрядов — с входом 26 начального переноса, Пусть на вход 26 начального переноса формирователя подается прямое значение сигнала входного переноса. Тогда в режиме передачи сквозного переноса на выходы 5 переноса младшей пары разрядов формирователя передается его двоичноинверсное значение, в режиме генерации собственного переноса "0" на их выходах 5 соответствует комбинации "11" прямых значений сигналов на их входах 2 и 3 операндов, а "1" — комбинации "00" этих сигналов.

У следующей пары разрядов формирователя в режиме передачи сквозного переноса на их выходы 5 передается прямое значение сигнала (26) начального переноса; в режиме генерации собственного переноса

"0" на их выходах 5 соответствует комбинации "00" прямых значений сигналов на их входах 2 и 3 операндов, а "1" — комбинации

"11" этих сигналов, и так далее.

В таблице отражены возможные состояния на выходах 8 и 9 управления для четных и нечетных пар разрядов формирователя, считая с младшей нулевой.

Из таблицы следует, что для четной пары разрядов формирователя состояния выходов 8 и 9 управления могут быть описаны как.

Fy)=A)YB) = А)«8), F(g) = А)«8) = A)ÓB); для нечетной пары — как

F (а) = A)v B) = А)+ В), F (g) = A>+B) = А. Y B); причем

Р (8) = F(9) и Р (д) = F(8).

Иэ изложенного выше видно, что для каждого разряда формирователя представление входных операндов — двоичноинвер1702361 сное по отношению к предс.гавлению сигнала на его входе переноса; внутри каждой пэры разрядов формирователя, считая с младшей нулевой, первый и второй выходы

8.9 управления более младшего разряда соединены соответственно с первым и вторым входами 6,7 управления более старшего разряда, а при переходе от одной пары разрядов к другой первый и второй выходы 8Я управления старшего разряда более младшей пары соединены соответственно через элементы НЕ 24 и 25 с вторым и первым входами 7,6 управления младшего разряда более старшей пары; при этом на входах 6 и

7 управления разрядов формирователя запрещенная комбинация "О1" не возникает, а сиГнал с Выхода 5 пер8нОса даннаГО разряда формирователя поступает на вход 4 переноса не ближайшего соседнего разряда, как у прототипа, а следующего за ним более старшего разряда.

Таким образом, в режиме передачи сквозного переноса максимальная задержка распространения сигнала в И-разрядном 25 предлагаемом устройстве соответствует времени распространения сигнала в

E(N+1)/2) .последовательно соединенных разрядов формирователя, где E(x) — целая часть х, что в два раза меньше, чем у прототипа.

Формула изобретения

Формирователь переноса, каждый разряд которого содержит элемент И вЂ” HE, элемент ИЛИ-НЕ, первый„второй и третий

МДП-транзисторы и-типа и первый, второй и третий МДП-транзисторы р-типа, причем выход элемента И вЂ” HE соединен с затворами первого МДП-транзистора и-типа и перваго МДП-транзистора р-типа, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с затворами второго МДП-транзистора и-типа и второго

МДП-транзистора р-типа, исток первого

МДП-транзистора р-типа соединен с шиной питания, а исток второго МДП-транзистора и-типа соединен с шиной нулевого потенциала формирователя, стоки первого МДПтранзистора р-типа и второго

МДП-транзистора и-типа соединены с выходом переноса данного разряда формирователя, затворы третьих МДП-транзисторов пи р-типа соединены с входом переноса данного разряда формирователя, первые и вторые входы элементов И-НЕ, ИЛИ-HE данного разряда формирователя соединены соответственна с ВХОдами первОГО и ВТорого операндов соответству ощега разряда формирователя, о т л и ч а;:о шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждь,й разряд формирователя введены четвертые и пятые МДП-транзисторы и- и р-типа, первый и второй входы управления, первый и второй выходы управления, а в каждый нечетный разряд формирователя, считая младший нулевым, введены первый и второй элементы НЕ, причем в каждом разряде формирователя истоки четвертого и пятого МДП-транзисторов р-типа соединены с шиной питания формирователя, исТОки четвертоГО и пЯтаГО МДП-транзисторов и-типа соединены с шиной нулевого потенциала формирователя, затворы четвертых

МДП-транзисторов и- и р-типа соединены с первым входом управления данного разряда формирователя, затворы пятых МДПтранзисторов и- и р- типа соединены с

Вторым ВХОдом управления данноГО разряда формирователя, стоки третьего и четвертого МДП-транзисторов р-типа соединены с истоком второго МДП-транзистора р-типа, стоки третьего и пятого МДП-транзисторов и-типа соединены с истоком первого МДПтранзистора п-типа, стоки первого МДПтранзистора и-типа и ВтОрОГО

МДП-транзистора р-типа соединены с выходом переноса даннага разряда формирователя, сток пя.гого МДП-транзистора р-типа

".à8äèHåí с истоком третьего МДП-транзистора р-типа, сток четвертого МДП-транзистора и-типа соединен с истоком третьего

МДП-транзистора п-типа, выходы элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ соединены соответственно с первым и втооым выходами управления данного разряда формирователя, которые в каждом четном разряде формирователя., считая с младшего нулевого, соединены соответственно с первым и вторым входами управления смежного старшеГО разряда, а в каждом нечетном разряде формирователя соединены соответственно с входами первого и второго элементов НЕ, выходы которых соединены соответственно с вторым и первым Входами управления смежнога старшего разряда формирователя, выход переноса каждсго етного разряда формирователя соединен с входом переноса следующего старшего четного разряда формирователя, выход переноса каждого нечетного разряда фоамирователя соединен с входам пеаеноса следу ащего старшего нечетного разряда формирователя., вход переноса нулевого разряда соединен -с входом начального переноса формирователя, первый и Второй входы управления нулевога разряда формирователя ссединены соответственна с шинами лоГФческОй 1 и лоГическога

ОО jt

1702361

Яо

Фч

d><

Р.Ф Я.У .1N ю s»

I»

I t ! I

" 1 с

l f

I I

LJ

1,лог. I

soz.Ó г Св

Составитель В.Курочкин

Редактор А.Маковская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ .4543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5