Конвейерный сумматор

 

Изобретение относится к вычисли*- тельной технике и может быть использовано в высокопроизводительных уст-*- ройствах обработки информации и в устройствах цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - повьшение производительности конвейерного сум-матера. Для этого первый и второй вход каждой i-й суммирующей ячейки соединен через i-1 элементов задержки с соответствующими разрядами первого и третьего информационных входов устройства» Первый выход переноса каждой i-й суммирующей ячейки соединен.с вторым входом (?+1)-и'ячейки, а второй выход переноса - с четвертым входом

союз совятсних

Р>ЦИАЛИСТИЧНЯИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G О6 F 7/50 (21) 4791217/24 (22) 20.11.89 (46) 23.02. 92. Бюл. И 7 (71) Винницкий политехнический институт (72) И.П.Андреева и В.П.Семеренко (53) 681.325.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1190380, кл. G 06 Р 7/50, 1.984..

Авторское свидетельство СССР

И 1018114, кл. G Об F 7/50, 1981. (54) КОНВЕЙЕРНЫЙ СУИИАТОР (57) Изобретение относится к вычисли" тельной технике и может быть использовано в высокопроизводительных устройствах обработки информации и в устройствах цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - повышение производительности конвейерного сум"

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высокопроизводительных уст" ройствах обработки информации и в устройствах цифровой обработки сиг" налов.

Цель изобретения - повышение производительности конвейерного сумма" тора.

На фиг. l приведена структурная схема конвейерного сумматора, на фиг. 2 " функциональная схема сум-. мирующей ячейки.

Конвейерный сумматор содержит эле" менты 1 задержки, суммирующие ячейки 2, первый, информационный вход 3,,второй информационный вход 4, вход 5, „„. Ж,, 1714588 А1

2 матора. Для этого первый и второй вход каждой i-й суммирующей ячейки соединен через i-1 элементов задерж" ки с соответствующими разрядами первого и третьего информационных входов устройства. Первый выход переноса каждой i-й суммирующей ячейки соеди" нен .с вторым входом (+1)-й ячейки, а второй выход переноса - с четвертым входом (i+2)-й ячейки. Выход каж" дой суммирующей ячейки соединен с соответствующим разрядом выхода устройства и пятым входом той же ячейки.

Каждая ячейка содержит два одноразрядных сумматора, два элемента И, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и четыре

D-триггера „Производительность повышается за счет одновременной подачи двух слагаемых на входы устройства.

1 з.п. ф-лы, 2 ил. входы 6 и 7 управления, тактовый вход

8. Каждая информационная ячейка име" ет информационные входы 9 — 13, вход

14 управления, тактовый вход 15, выход 16 суммы и выходы 17 и 18 переноса.

Элементы 1 задержки имеют входы

19 выходы 20 и тактовые входы 21.

Каждая суммирующая ячейка 2 со" . держит одноразрядные сумматоры 22 и

23, элемент 24 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, элементы 25, И 26, D-триггеры 27 - 30!

Конвейерный сумматор осуществляет суммирование и вычитание пар операн" дов как с накоплением, так и без накопления.

= J log ? (S1=А+ В

В, =С+O

4О

Конвейерный сумматор работает следующим образом.

При подаче на первый вход 6 управления сигнала "Лог. 1" и на второй вход 7 управления сигнала "Лог.О" конвейерный сумматор работает в режиме параллельного накапливающего сумматора.

В этом режиме происходит вычисление локальной суммы S r, m-разрядных исходных чисел.

Вычисление суммы Я „ осуществляется по тактам. На первом такте работы конвейерного сумматора на первый информационный вход 3 поступает параллельный код первого числа А и одновременно на второй информационный вход 4 поступает параллельный код второго числа В.

В первой ячейке 2 происходит выполнение операции сложения и формируются значения сигналов суммы и переносов.

На втором такте работы конвейерного с."мматора на информационные входы второй ячейки 2 поступают вторые разряды а> и Ь чисел А и S, а также значение переноса Р, а на, () информационные входы первой ячейки

2 поступают первые разряды с и dt следующей пары чисел С и D.

На -"м такте работы на информа2 ционные входы первой ячейки 2 поступают первые разряды v< и И последней пары исходных чисел 7 и M и на информационном выходе 5> формируется значение первого разряда суммы В

?На (" л. m-1}-и такте работы конве2 йерного сумматора на информационные входы ш-й ячейки 2 поступают разряды ч,„.и и последней пары исходных чисел V и И и на информационном выхо" де Б формируется значение ш-го разряда суммы S„ .

На входы i-й (i >2) ячейки 2 кроме соответствукщих разрядов двух чисел поступают также одновременно сигнал переноса Р из (i-1)-й ячейки 2 . и сигнал переноса Р из (i-2)-й

t ячейки 2, а на выходах укаэанной ячейки 2 формируются сигнал суммы S

: и сигнал переноса Р в (?+1)-ю

0t >z ячейку 2 и .сигйал переноса Р, в (i+2)-ю ячейку 2

Поскольку возможны переносы при сложении чисел, поэтому для оконча14588 4 ния операции сложения r чисел, пред" ставленных в двоичной форме счисле" ния, необходимо продолжить работу конвейерного сумматора еще в течение (тактов: где) (означает округление до ближай10 шего целого в большую сторону.

Следовательно, разрядность п конвейерного сумматора для .вычисления локальной суммы S r, m-разрядных чисел равна:

n = m + g = ш + Jlog>r(.

В течение последних р тактов работы на разряды 3,..., 3 первого

Ф

20 информационного входа 3 и на разряды 4)ye >4„, BTopof o информационного входа 4 должны поступать сигналы

"Лог.О". В течение всех тактов работы конвейерного сумматора в этом ре25 жиме на разряды 3,+,,...,З„первого информационного входа 3 и йа разряды 4 щ, у а ° е у 4 л второго информацион ного входа 4 должны поступать сигналы "Лог.О".

ЗО

При подаче на первый вход 6 управления и на второй вход 7 управления сигнала "Лог.0" конвейерный сумматор работает в режиме сложения прямых кодов входных чисел.

В этом режиме происходит вычисление отдельных сумм Б,...,Б„ каждой пары r,n-разрядных исходных чисел:

В i é ячейке 2 íà (K+i 1)-м такте работы происходит вычисление i-ro разряда суммы К-й пары исходных чисел (i=1, и, К = 1, r/2), причем указанное значение сохраняется в ячейках 2 только в течение одного такта.

При подаче на первый вход 6 управления сигнала "Лог.О" и на второй вход 7 управления сигнала "Лог.1" конвейерный сумматор работает в режи-. ме вычитания кодов входных чисел.

В этом режиме происходит выполнение,операции вычитания отдельных пар

r,n-1-разрядных чисел.

1714588 6

К =А-В

К =С-D

Ори реализации операции вычитания и-й разряд каждой пары исходных чисел является знаковым разрядом.

Уменьшаемое число подается в прямом коде на первый информационный вход 3, а вычитаемое число - в обратном коде на второй информационный вход 4.. Сигнал "Лог. l, поступающий на второй информационный вход первой ячейки 2, преобразует обратный код вычитаемого числа в дополнительный код и поэтому операция вычитания в конвейерном сумматоре заменяется операцией сложения в дополни,тельных. кодах.

Работа конвейерного сумматора в режиме вычитания аналогична работе сумматора в режиме сложения прямых кодов входных чисел.

Повышение производительности конвейерного сумматора достигается ,,за счет подачи на его входы в каждом !

;такте пары чисел, а не одного числа, как в известных аналогичных сумматорах.

Формула изобретения

1. Конвейерный сумматор, содержащий и суммирующих ячеек, где и-разрядность результата, и элементы задержки, причем первый информационный .вход каждой i-й суммирующей ячейки, где i = 1...,,n, соединен с i-м разрядом первого информационного входа конвейерного сумматора через i-1 последовательно соединенных элементов задержки, первый выход переноса каждой j-й суммирующей ячейки, где j

= 1,...,n-1, соединен с вторым ин формационным входом (j+1)-й суммирующей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, третий информационный вход каждой i-й суммирующей ячейки, где i=1.. .,и, соединен с i-м разрядом второго информационного входа конвейерного сумматора через i-1 последовательно соединенных элементов задержки, второй выход переноса j-й суммирующей ячейки, где j = 1,...,n-2 соединен с четвертым информационным входом (j+2) -й суммирующей ячейки, выход суммы каждой суммирующей ячейки подключен к соответствующему разряду выхода конвейерного сумматора

5 и к пятому информационному входу тои же суммирующей ячейки, входы управления всех суммирующих ячеек соединены с первым входом управления конвейерного сумматора, второй информационный вход первой суммирующей ячейки - с вторым входом управления конвейерного сумматора, а четвертые инфор1мационные входы первой и второй

15 суммирующих ячеек - с шиной нуле- вого потенциала конвейерного сумматора, тактовые входы всех суммирующих ячеек и элементов задержки под ключены к тактовому входу конвейерного сумматора.

2. Сумматор по и. 1, о"т л ич а ю шийся тем, что суммирующая ячейка содержит два одноразрядных сумматора, два элемента И, элемент

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и четыре D-триггера, причем первый - третиЙ входы первого одноразрядного сумматора соединены соответственно с одноименными входами суммирующей ячейки, выход суммы

30 первого одноразрядного сумматора подключен к первому входу второго одноразрядного сумматора, второй вход которого соединен с четвертым входом суммирующей ячейки, а третий входс выходом первого элемента И, входы которого подключены соответственно к пятому входу и входу управления суммирующей ячейки, выход переноса пеpeoro однора3рядного сумматора сое;4О динен с первыми входами второго элемента И и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которых подключены к выходу переноса второго одноразрядного сумматора, выход суммы которого

45 соединен с D-входом первого D-триrгера, выход которого соединен с выходом суммы суммирующей ячейки, выход второго элемента И - с D-входом второго D-триггера, выход элемента

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ - с D-.âõîäîì третьего D-триггера, выход которого подключен к первому выходу переноса суммирующей ячейки, выход второго D-триггера соединен с D-входом четвертого

D-триггера, выход которогб является вторым выходом переноса суммирующей ячейки, тактовые входы всех D-триггеров соединены с тактовым входом суммирующей ячейки.

1714588

Составитель А. Степанов

Техред Л,Олийнык

Корректор Л.Патай

Редактор Н.Химчук

Заказ 693 Тираж Подписное

ВНКЯ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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