Трехвходовой параллельный сумматор

 

ТРЕХВХОДОВОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СУММАТОР, содержащий первый узел ускоренного переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю два и первый узел формирования функций переноса, причем первый, второй и третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующими входами слагаемых данного разряда сумматора , выход первого сумматора по модулю два соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами переноса данного разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен с первым входом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса соединен с выходом соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функций переноса соединены соответственно с входами распространения и генеращш переноса соответствующего разряда первого узла, ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда сумматора, отличающимися тем, что, с целью повышения быстродействия , он содержит второй узел ускоренного переноса, а каждый разряд сумматора содер-. жиг второй узел формирования функций пеpeH ica , первый узел формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ с первого по щестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ л седьмого по двадцатый и элементы НЕ с первого по четвертый, причем первые входы первого, второго, третьего и четвертого . элементов И-НЕ соединены с первым входом первого узла формирования функций переноса, вторые входы первого, второго и четвертого и первый вход пятого элементов И-НЕ соединены с входом первого слагаемого - данного разряда сумматора, третьи входы второго и четвертого и вторые входы (Л третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы первого, третьего и пятого и четвертый вход четвертого элементов И-НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора , выходы nepBoiO, второго, третьего и пятого элементов И-НЕ подключены к DO входам шестого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым выходом первого узла формирования функций переноса , второй выход которого соединен с О выходом четвертого элемента И-НЕ, первые входы седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов И-НЕ соединены с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, первые входы элементов И-НЕ с одиннадцатого по пятнадцатый соединены через первый элемент НЕ с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы девятого, одиннадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого и первые входы шестнадцатого и семнадцатого элементов И-НЕ соединены с входом второго слагае

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51) G 06 F 7/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3599630/24-24 (22) 03.06.83 (46) 23.01.85. Бюл. N 3 (72) В. В, Вите р, А. В. Гурьянов и В. А. Ми щенко (53) 681.325.5. (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 571809, кл. G 06 F 7/50, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 3340092/24, кл. G 06 F 7/50, 1981 (прототип). (54) (57) ТРЕХВХОДОВОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ

СУММАТОР, содержащий первый узел ускорениого переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю два и первый узел формирования функций переноса, причем первый, второй и третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующими входами. слагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулю два соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами переноса данного разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен с первым входом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса соединен с выходом соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функций переноса соединены соответственно с входами распространения и генерации переноса соответствующего разряда первого узла. Ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейст,.SUÄÄ 1136150 A вия, он содержит второй узел ускоренного переноса, а каждый разряд сумматора содер-. жит второй узел формирования функций переноса, первый узел формирования функций переноса содержит элементы И вЂ” НЕ с первого по шестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И вЂ” НЕ ,с седьмого по двадцатый и элементы НЕ с первого по четвертый, причем первые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И вЂ” НЕ соединены с первым входом первого узла формирования функций переноса, вторые входы первого, второго и четвертого и первый вход пятого элементов

И вЂ” НЕ соединены с входом первого слагаемого. данного разряда сумматора, третьи входы второго и четвертого и вторые входы третьего и пятого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы первого, третьего и пятого и четвертый вход четвертого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, выходы первого, второго, третьего и пятого элементов И вЂ” НЕ подключены к входам шестого элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с первым выходом первого узла формирования функций переноса, второй выход которого соединен с выходом четвертого элемента И вЂ” НЕ, первые входы седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов. И вЂ” НЕ соединены с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, первые входы элементов И вЂ” НЕ с одиннадцатого по пятнадцатый соединены через первый элемент НЕ с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы девятого, одиннадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого и первые входы шестнадцатого и семнадцатого элементов

И вЂ” НЕ соединены с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы седьмого, десятого и тринадцатого и первый вход восемнадцатого элементов

И вЂ” НЕ соединены через второй элемент НЕ с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы восьмого, двенадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы девятого, десятого и

- пятнадцатого и второй вход семнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены через третий

: элемент НЕ .с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы седьмого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с вторым входом переноса данного разряда сумматора и с выходом соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса, 1136150 третьи входы восьмого, четырнадцатого шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены через четвертый элемент НЕ с вторым входом переноса дан,.ного разряда сумматора, выходы седьмого, восьмого, девятого, одиннадцатого, двенадца- .того и шестнадцатого элементов И вЂ” HE соединены с входами девятнадцатого элемента

И вЂ” НЕ, выход которого подключен к входу генерации переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса, выходы десятого, тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с входами двадцатого элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом распространения переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса.!

О!

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих многоопе-, рандных арифметических устройств;

Известен сумматор для сложения нескольких чисел, содержащий двухвходовые сумматоры, входные регистры и группы элементов И{31.

Недостатком этого сумматора является невысокое быстродействие,. обусловленное пирамидальным включением двухвходовых сумматоров;

Наиболее близким к изобретению является трехвходовой параллельный сумматор, содержащий первый узел ускоренного переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю два и первый узел формирования функций переноса, причем первый, второй и третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующими входами слагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулю два соединен с первым входом второго сум. матора по модулю два, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами переноса разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен с первым входом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса соединен с выходом соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функций переноса соединен., соответственно с входами распространения и генерации переноса соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда сумматора, сумматор содержит также пороговый элемент, выход которого соединен с. первым входом переноса следующего разряда сумматора (2).

Недостатком известного сумматора является относительно невысокое быстродействие из-за большой задержки распространения сиг. нала переноса из i-го в (! +2)-й разряды.

Цель изобретения — повышение быстродействия сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что трехвходовои параллельныи сумматор, содержащий первый узел ускоренного переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю два и первый узел формирования функций переноса, причем первый, второй и третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующими входами слагаемых данного разряда сумматора, выход первого сумматора по модулю два соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, второй и третий входы

3 11361 которого соединены соответственно с первым и вторым входами переноса данного разряда сумматора, первый вход переноса данного разряда сумматора соединен с первым входом первого узла формирования функций переноса, а второй вход переноса соединен с выходом соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функции переноса соединены соот- 10 ветственно с входами распространения и генерации переноса соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда 15 сумматора, содержит второй узел ускоренного переноса, а каждый разряд сумматора содержит второй узел формирования функций переноса, первый узел формирования функций переноса содержит элементы

И вЂ” НЕ с первого по шестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ с седьмого по двадцатый и элементы НЕ - первого по четвертый, причем первые входы первого, второго, третьего .и четвертого элементов И вЂ” НЕ соединены с первым входом первого узла формирования функций переноса, вторые входы первого, второго и четвертого и первый вход пятого. элементов И вЂ” НЕ соединены с . входом первого слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы второго и четвертого и вторые входы третьего и пятого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом вто-рого слагаемого данного разряда сумматер, третьи входы первого, третьего и пятого и четвертый вход четвертого элементов И—

И вЂ” НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, выходы первого, второго, третьего и пятого элемен40 тов И вЂ” HE подключены к входам шестого элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с первым выходом первого узла формирования функций переноса, второй выход которого соединен с выходом четвертого элемента И вЂ” НЕ, первые входы седьмого, вось45 мого, девятого и десятого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, первые входы элементов И вЂ” НЕ с одиннадцатого по пятнадцатый соединены через первый элемент

НЕ с входом первого слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы девятого, одиннадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого и первые входы шестнадцатого и семнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с вхо- 55 дом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы седьмого, десятого и тринадцатого и первый вход .восемнад50 4 цатого элементов И вЂ” НЕ соединены через второй элемент НЕ с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы восьмого, двенадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы девятого, десятого и пятнадцатого и второй вход семнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены через третий элемент НЕ с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы седьмого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с вторым входом переноса данноIro разряда сумматора и с выходом соответствующего разряда второго узла ускоренно го переноса, третьи входы восьмого, четыр надцатого. шестнадцатого, семнадцатого и во-! семнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены че1 рез четвертый элемент НЕ с вторым входом переноса данного разряда сумматора, вьгходы седьмого, восьмого, девятого, одиннадцатого, двенадцатого и шестнадцатого элементов

И вЂ” НЕ соединены с входами девятнадцатого элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к входу генерации переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса, выходы десятого, тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого элементов И вЂ” НЕ соединены с входами двадцатого элемента И вЂ” НЕ, выход. которого соединен с входом распространения . переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса.

На фиг. 1 представлена структурная схема одного разряда трехвходового параллельного сумматора; на фиг. 2 — функциональ. ная схема первого узла формирования функции переноса; на фиг. 3 — функциональная схема второго узла формирования функций переноса.

Трехвходовой параллельный сумматор содержит разряды 1, узлы 2 и 3 ускоренного переноса, Каждый разряд содержит сумматоры 4 и 5 по модулю два узлы 6 и 7 формирования функций переноса, а также, входы 8 — 10 слагаемых, входы 11 и 12 переноса, выход 13 суммы. Выходы 14 и 15 распространения и генерации переноса дпя узла ускоренного переноса 2 и выходы 16 и 17 распространения и генерации переноса для узла ускоренного переноса 3. Узел 6 формирования функций переноса содержит элементы И вЂ” НЕ 18 — 31 и элементы НЕ 32 — 35, а » содержит элементы И вЂ” НЕ 36-41.

Трехвходовой параллельный сумматор работает следующим образом.

При суммировании трех чисел в произвольном k -ом одноразрядном сумматоре

1136150 возможно возникновение двух сигналов переноса, один из которых поступает в (1<+1)-й, а другой в (Ъ. +2)-й одноразрядный сумматор. Соответственно -ый одноразрядный сумматор должен иметь возможность приема 5 сигналов переноса из (k — 1)-го и (% — 2)-ra одноразрядного сумматоров. В трехвходовом параллельном сумматоре вход 11 служит для приема сигнала переноса из предьщущего (k — 1)-го разряда, а вход 12 — для >0 приема сигнала переноса из (% — 2)-го разряда. Разряды сумматора соединяются для построения многоразрядного сумматора с параллельным переносом, суммирующего три числа и использующего узлы ускоренного пе- 15 реноса. На 1-ом выходе узла ускоренного переноса реализуется функция

С, b„. „чЬ. P,v vP,.P. P P С

20 где С вЂ” перенос в нулевой разряд сумо матора; — функция генерации переноса из

i-ro разряда сумматора;

P; — функция распространения перено- 25 са из -го- разряда сумматора.

Ha i -ую группу входов узла ускоренного переноса подаются сигнал G,. „è P,.„ а с -ro выхода снимается сигнал переноса

С; в соответствующий разряд сумматора.

В данном случае исцользуется стандартный узел ускоренного переноса. В сумматорах с параллельным переносом разрядные переносы формируются узлами ускорения пере.носа. Дпяобеснечения работы этих узлов в каждом разряде сумматора должны быть получены функции распространения P и генерации Q переноса. В трехвходовом сумматоре для обеспечеши распространения двух типов переносов в (Ъ. +1)-й и в (7 +2)-й разряды содержится два узла формирования функций переносов, причем первый 6 узел формирования функций переноса вырабатывает функции P и С для формирования переносов первого типа, а второй 7 узел формирования функций переноса вырабатывает функции Рт и G, необходимые для формирования переносов второго типа

Если на входы 8 — 10 сумматора подать входные слагаемые Х, Y, Z на входы

11 и 12 -- переносы C и С, то на выходе 14 сумматора получают функцию

Р =С XY ч РЧ2 vXYZ vC XY v XYZ v C yz а на выходе 15 сумматора — функцию

5 =С XYvС XZv XYZчС Х (чС Х2чС 2 т которые формируются узлом 6 формирования функций переноса. В этот момент узел 7 формирования функций переноса выдает на выходы 16 и 17 сумматора функции

P = С Х2 V С1ХY v XYZ < С1XZ

G, = С" Х (2

На выходе 13 суммы сумматора реализается функция суммы = XQ+ YQ+ Z® С OC .

При построении на базе трехвходового параллельного сумматора многоразрядного суммирующего устройства должны быть использованы три схемы ускоренного. переноса.

Первая из них формирует сигналы переносов первого типа для (1 +1)-х трехвходовых параллельных сумматоров. Вторая схема ускоренного переноса вырабатывает переносы второго типа для (2% +1)-х трехвходовых параллельных сумматоров, а третья схема ускоренного переноса служит для формирования переносов (второго типа) и подачи .их в (21+2)-е трехвходовые. параллельные сумматоры (для всех случаев

1с = 1, и, где и — разрядность суммируемых чисел).

По сравнению с известным сумматором, где время суммирования и -разрядных чисел описывается соотношением

Т =2 + фп "чп (-,) фп чп где — задержка срабатывания сумматора

0+ по модулю два; — задержка узла формирования функций переноса; — задержка узла ускоренного лереноса, время суммирования данного сумматора

Тг= g ôï чп.

Таким образом, выигрыш по быстродействию сос вит не менее 20%.

I l36l S0

ВНИИПИ Заказ 10286/36 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4