Комбинационный двоичный сумматор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<„>922729 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 08. 79 (21) 2820362/18-24

151) М. Кп.

G 06 F 7/50 с присоединением заявки 11о (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий ($3) УДК 681. 325. 5 (088.8) Опубликовано 230482. Бюллетень 11о 15

Дата опубликования описания 23.04.82 (72) Авторы изобретения

М-.К.Бушуев, И.И.Шагурин, В.П.Болдырев и Ю.И.Савотин

Московский ордена Трудового Красного Знаме инженерно-физический институт (71) Заявитель (54) КОМБИНАЦИОННЫЙ,ДВОИЧНЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к арифметическим устройст- вам ЭВМ.

Известен комбинационный сумматор двоичных чисел, содержащий блоки формирований суммы и генерирования переносов (1j..

Недостатком такого сумматора яВляется недостаточное быстродействие.

Известен комбинационный сумматор двоичных чисел, содержащий блоки формирования суммы и генерирования переносов. Для повышения быстродействия в сумматор введен блок предварительного просмотра и блок межгруппового переноса (2) .

Однако введенные блоки сложны, и время прохождения сигнала по цепям переноса достаточно большое.

Наиболее близким к изобретению является комбинационный двоичный сумматор, который содержит m групп, причем каждая группа сумматора содержит и блоков формирования сигналов возникновения и запрета переносов, блок формирования внутригрупповых переносов, блоков формирования суммы, а также блок формирования межгрупповых переносов (31.

Недостаток этого сумматора — малое быстродействие из-за большой задержки формирования сигналов межгруп пового .переноса, которые получаются после формирования сигналов внутригрупповых пЕреносов, и большого числа каскадов в схеме межгруппового переноса

Цель изобретения — повышение быстродействия комбинационного двоичного сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в комбинационном двоичном

15 сумматор содерж eM и групп при чем каждая группа сумматора содержит л блоков формирования сигналов возникновения и запрета переносов, блок формирования внутригрупповых переносов, н блоков формирования суммы, а также блок формированиямежгрупповых переносов, причем входы блоков формирования сигналов возникновения и запрета-переноса соединены с входными шинами слагаемых сумматОра, а выходы этих блоков поразрядно соединены с входами соответствующих блоков формирования суммы и с входами блока формирования внутригрупповых переносов данной группы,i выходы блоков формирования суммы сое922729 ливены с соответствующими выходными шинами суммы сумматора, выходы каждого блока формирования внутригрупповых переносов соединены с входами переноса блоков формирования суммы данной группы, начиная со второго, 5 входы переноса первых блоков формирования суммы групп, начиная со второй, соединены с соответствующими выходами блока формирования межгрупповых переносов и входами переноса г0 соответствующих блоков формирования внутригрупповых переносов, вход переноса первого блока формирования суммы первой группы соединен с входом переноса соответствующего блока формирования внутригрупповых переносов и с входной шиной переноса сумматора, блок формирования межгрупповых переносов содержит m групп по два каскада элементов НЕ, причем первый каскад образуют многовыходные элементы НЕ, входы многовыходных элементов НЕ с первого по и-й первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами возникновения переноса соответствующего блока формирования сигналов возникновения и запрета переносов, входы многовыходных элементов НЕ с (и+1)-го по (2n)-й первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами элементов "Монтажное И" с первого по п-й, входы первого элемента "Монтажное И" соединены с выходами запрета переноса 35 блоков формирования сигналов возникновения и запрета переноса данной группы, входы i-ro элемента "Монтажное И" (i =2,..., n) соединены с выходом возникновения переноса (i-1 )-го10 блока формирования сигналов возникновения и запрета переносов и выходами запрета переноса блоков формирования и запрета переноса с i-го по и-й данной группы, вход (2п+1) -го многовыходного элемента НЕ первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединен с входной шиной переноса сумматора, входы (n+1)-ro элемента "Монтажное И" каждой k-й группы блока формирования межгрупповых переносов (k=1,..., m) соединены с первыми выходами мно- говыходных элементов НЕ с (n+1) -ro по (2n+1) — и первого каскада этой группы, входы (n+2)-го элемента "Монтажное И" k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с k-ми выходами многовыходнйх элементов НЕ с 1-ro, по п-й всех групп с 1 и по k-1-ю (2п+2)-ro пер- 60 вого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов, входы (n+j+ 1)-го элемента "Монтажное И" I-й группы блока формироваггил межгрупповых переносов (=2,..., 65

m; .У=2,..., Х) соединены с г.-ми выходами многовыходных элементов НЕ с (n+1)-ro по (2п+1)-й первого каскада (j-1)-й группы блока формирования межгрупповых переносов. и с 2-ми выходами многовыходных элементов НЕ с 1-го по и-й первого каскада с г-й по (г-1)-ю группы, выходы элементов "Монтажное И" с (n+1)-ro по (n+

+k+1)-й k-g группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с входами элементов НЕ с первого по (k+1)-й второго каскада этой же группы, выходы которых соединены с входами (n+k+2)-го элемента "Монтажное И", выход которого является выходом межгруппового переноса k-й группы блока формирования межгрупповых переносов.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема комбинационного двоичного сумматора с числом групп, не равным три, и числом разрядов в группе n=3.

Сумматор содержит.ш групп по и разрядов в каждой. Каждая группа сумматора содержит п блоков 1 формирования сигналов возникновения и запрета переносов, и блоков 2 формирования суммы, блок 3 формирования внутригруппового переноса и блок 4 формирования межгруппового переноса, содержащий первый каскад из 2п+1 многовыходных элементов НЕ 5 и 6, второй каскад из k+1 элементов НЕ 7, где k — номер группы (k=1 — m).

Входы блоков 1 соединены с входными шинами 8 и 9 слагаемых A и В, а выходы блоков 1 поразрядно соединены с входами соответствующих блоков 2 и с входами блока 3 данной группы. Выходы блоков 2 соединены, с соответствующими выходными шинами 10 суммы S. Выходы. блока 3 каждой группы соединены с входами переноса блоков 2, начиная со второго, входы переноса первых блоков 2 каждой группы, начиная со второй, соединены с соответствующими выходами блоisa 4 формирования межгрупповых переносов и входами соответствующих блоков 3. Вход переноса первого блока 2 первой группы соединен с входом переноса соответствующего блока 3 и входной шиной 11 переноса сумматора.

Входы элементов HE 5 первого каскада каждой группы соединены с выходами возникновения переносов С соответствующих блоков 1, входы многовыходных элементов НЕ каждой группы соединены с выходами элементов "Монтажное И" 12 первого каскада с 1-ro по и-й соответствующей группы.

Входы первого элемента "Монтажное И" 12 каждой группы соединены со всеми выходами запрета переносов блоков 1 данной группы.. 922729 — к-1

-к - и-л

6 .G, В G (Формула изобретения

Комбинационный двоичный сумматор, содержащий m групп, причем каждая группа сумматора содержит .п блоков формирования сигналов возникновения н запрета переносов, блок формирования внутригрупповых переносов, и блоков формирования суммы, а также блок формирования межгрупповых переносов, причем входы блоков формирования сигналов возникновения и затрата переноса соединены с входными. шинами слагаемых сумматора, а выходы этих блоков поразрядно соединены с входами соответствующих блоков формирования суммы и с входами блока формирования внутригрупповых переносов данной группы, выходы блоков формирования суммы соединены с соответствующими выходными шинами суммы сумматора, выходы каждого блока формировання внутригрупповых переносов соединены с входами переноса блоков формирования суммы данной группы, начиная со второго, входы переноса первых блоков формирования суммы групп, начиная со второй, соединены с соответствующими выходами блока формирования межгрупповых переносов и входами переноса соответствующих блоков формирования внутригрупповых переносов, вход переноса первого блока формирования сум55 к к к „=6„- Р„6„„,к р. Ок„

Я.

„,к к, к и65

Входы i-ro элемента "Монтажное И"

12 (i=-2,...,n) соединены с выходом возникновения переноса (i-1)-ro блока 3 и с выходами запрета переносов. блоков 1 с i-го по и-й данной группы. Вход (2n+1)-го многовыходного элемента HE 13 первого каскада каждой группы соединен с выходом возникновения переноса G n-го .блока 1. Вход (2п+2)-го многовыходного элемента

НЕ 14 первого каскада первой группы 10 соединен с входной шиной 11 переноса сумматора. Входы (n+1)-го элемента "Монтажное И" 15 каждой k-ой группы блока 4 (k=1, m) соединены с первыми выходами многовыходных 15 элементов HE 6 и 13 первого каскада этой группы. Входы (n+2)-го элемента "Монтажное И" 15 k-й группы блока 4 соединены с k-ми выходами многовыходных элементов HE 5 с первого по и-ый всех групп с. первой по (k-1)-ю и k-ым выходом многовыходного элемента HE 14 первого каскада первой группы блока 4. Входы (n+j+ 1)-ro, элемента "Монтажное И" 15 Й-ой гРУппы блока 4 (3=2,...,m; j=2, ...,Х) соединены с 2-ми выходами многовыходных элементов HE 6 с (n+1)-го по (2n+1) и первого каскада (j-1)-й группы блока 4 формирования межгрупповых переносов и с 1-ми выходами многовыходных элементов.. HE 5 с 1-ro по п-й первого каскада групп с j-й по (1 1)-ю. Выходы элементов "Монтажное И" 15 с (и+1)-го по (и+К+1)-й

k-ой группы блока 6 соединены с входами элементов НЕ 7 с первого по (k+1)-й второго. каскада этой же группы, выходы которых соединены с вхо дами (n+k+2)-го элемента "Монтажное

И." 16, выход которого является вы- 40 ходом межгруппового переноса k-й группы блока 4 (C ) и соединен с входом переноса следующей группы.

Выход (и ak+2 )-ro элемента "Монтажное И" 16 m-й группы соединен с выходом 17 переноса сумматора (C„).

Сумматор работает следующим образом.

По шинам слагаемых на входы блоков 1 поступают разряды слагаемых

A. u B где k — номер группы; j

3 номер разряда в группе. Блоки 1.вырабатывают для каждого разряда сигналы возникновения и запрета переноса .согласно выражениям

6К = АкВК, Р к = A . + Вк., "к 5 к 3"

Сигналы G". и P поступают на вхоД 5 ды блоков 3 и 2, а также на входы элементов .НЕ 5 первого каскада данной группы. Элементы HE 6 первого

60 каскада каждой группы образуют сигналы

Остальные элементы НЕ первого каскада вместе с элементами HE 7 каждой k-ой группы формируют сигналы межгрупповых переносов в (k+1)-ую группу

-х -к

G.ï . G„Cg G„ ..-GOYA ... GTl ...-G YK л.

Блоки 3 формируют сигналы переноса для каждого разряда сумматора к

Блоки 2 образуют на выходных шинах значения суммы в каждом разряде

К (PК К) g+

Я

В предлагаемом сумматоре сигналы межгруппового переноса ск для любой группы формируются эа время --к

=21 после образования функций G> и

Р; . При одинаковых значениях 3адержек переключения элементов t g время оказывается в 1,5 — 2,0 раза меньше, чем в других известных схемах многоразрядных сумматоров с ускоренным переносом. В результате время суммирования многоразрядных чисел уменьшается на 20 — 40%.

922729 мы первой группы соединен с входом переноса соответствующего блока фор. мирования внутригрупповых переносов и с входной шиной переноса сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия 5 сумматора, блок формирования межгрупповых переносов содержит m групп по два каскада элементов НЕ, причем первый каскад образуют многовыходные элементы НЕ, входы многовыход- 10 ных элементов НЕ с первого по п-й первого каскада каждой группы. блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами возникновения переноса соответствующего блока формирования сигналов возникновения и запрета переносов, входы многовыходных элементов HE с (и+1) -го по (2n ) первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов .>0 соединены с выходами элементов "Монтажное И" с первого по п-й, входы первого элемента "Монтажное И" соединены с выходами запрета переноса блоков формирования сигналов возникновения и запрета переноса данной группы, входы i-ro элемента "Монтажное И" (1=2,...,п) соединены с выходом возникновения переноса (1-1)-rc блока формирования сигналов возникновения и запрета переносон и выходами запрета переноса блоков формирования и запрета переноса с 4-го по п-й данной группы, вход (2п+)-ro многоныходного элемента НЕ первого каскада каждой группы блока формиро- З5 вания межгрупповых переносов соединен с выходом возникновения переноса и-го блока формирования и запрета переноса данной группы, вход (2п+

+2)-го многовыходного элемента НЕ 40 первого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов соединен с входной шиной переноса сумматора, входы (п+1) -го элемента"Монтажное И" каждой k-й группы блока формирования межгрупповых переносов (k=1,... > m) соединены с первыми выходами многовыходных элеменToB HE с (п+1) -ro по (2п+1) -й первого .каскада этой группы, входы (и+2)—

ro элемента "Монтажное И" k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с k-ми выходами многовыходных элементов НЕ с первого по и-й всех групп с первой по

k-1 (2n+2) -го первого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов, входы (n+j+1)-го элемента "Монтажное И" В-й группы блока формирования ьйжгрупповых пере носов (6=2,...,m j=2,..., 9) соединены с 3-ми выходами многовыходных элементов НЕ с (и+1)-го по (2n+1)-й первого каскада (j -1)-й группы блока формирования межгрупповых переносов и с -ми выходами многовыходных элементов НЕ с первого по п-й первого каскада с )-й по (М-1)-ю группы, выходы. элементов "Монтажное И" с (и+1)-ro по (и+1+1)-й k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с входами элементов НЕ с перного по(к+1)-й второго каскада этой же группы, выходы которых соединены с входами (y+k+2+ro элемента "Монтажное И", выход которого является выходом межгруппового переноса k-й группы блока формирования межгрупповых переносов.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе

1; Патент СМА Ф 3993891, кл. 235-175, опублик. 1976.

2. Патент. GQA Р 3370833, кл. 235 -175, опублик. 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 506852, кл. G 06 F 7/385, 1974 (прототип).