Двоично-десятичный сумматор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для быстрого сложения десятичных чисел, представленных в двоично-десятичном коде. Целью изобретения является повышение быстродействия двоично-десятичного сумматора за счет сокращения времени получения функций генерации и транзита десятичного переноса. Двоично-десятичный сумматор содержит п тетрадных сумматоров 1 первой группы (п - количество тетрад в десятичном слагаемом), п тетрадных сумматоров 4 второй группы, п формирователей 2 функций генерации и транзита десятичного переноса и блок 3 десятичного. переноса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 06 F 7/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862400/24 (22) 17.07,90 (46) 23,04.92. Бюл. ¹ 15 (71) Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин (72) Ю.А.Баран и А.А.Шостак (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетел ьство СССР

¹ 1241233, кл. G 06 F 7/50, 1984.

Карцев М.А. Арифметика цифровых машин.— М., 1969, с. 195, рис. 2 — 26. (54) ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для быстрого сложения десятичных чисел, представленных в двоично-десятичном коде.

Целью изобретения является повышение быстродействия двоично-десятичного сумматора за счет сокращения времени получения функций генерации и транзита десятичного переноса. Двоично-десятичный сумматор содержит и тетрадных сумматоров 1 первой группы (и — количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров 4 второй группы, и формирователей 2 функций генерации и транзита десятичного переноса и блок 3 десятичного. переноса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1728859

55

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для быстрого сложения десятичных чисел, представленных в двоично-десятичном коде.

Известен двоично-десятичный сумматор, содержащий и тетрадных сумматоров первой группы (n — количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй группы, 2п элементов И и и элементов ИЛИ.

Недостатком известного сумматора является низкое быстродействие.

Известен двоично-десятичный сумматор, содержащий и тетрадных сумматоров первой группы (n — количество тетрад в десятичном слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы и 4п-разрядный двоичный сумматор.

Хотя данный сумматор имеет значительно более высокое быстродействие, чем предыдущий, однако он уступает по скорости двоичному сумматору той же разрядности из-за задержки, вносимой тетрадными сумматорами первой и второй групп, осуществляющими соответственно прибавление числа 6 к каждой тетраде одного из слагаемых сумматора и вычитание числа 6 из тех тетрад результата, из которых не возникли переносы, Поэтому недостатком данного сумматора также является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является двоична-десятичный сумматор, содержащий ., тетрадных сумматоров первой группы,л — количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй груп ч, и формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса (в прототипе ка.кдый формирователь построен на трех элементах И и одном элементе ИЛИ) и блок десятичного переноса, причем перьый информационный вход

i-го тетрадного сумматора первой группы (1 < i< n) соединен с входом i-й тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационн .й вход i-ro тетрадного сумматора первой .руппы соединен с входом i-й тетрады вто зого десятичного слагаемого, вход суммы i- о тетрадного сумматора первой группы соединен с первым входом i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса и первым информационным входом 1-го тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом i-й тетрады результата двоично-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора

40 второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (i+1)-м входом блока десятичного переноса, выход

j-го десятичного переноса блока десятичного переноса (1 j n-1) соединен с вторым информационным входом j-ro тетрадного сумматора второй группы и входом переноса (j+1)-го тетрадного сумматора второй группы, выход и-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом и-го тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-десятичного сумматора, выход переноса i-го тетрадного сумматора первой группы соединен с вторым входом

i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса.

Недостатком известного двоично-десятичного сумматора является низкое быстродействие. Это обусловлено тем, что в каждом формирователе известного сумматора функции генерации и транзита десятичного переноса формируются по значениям суммы и переноса соответствующего тетрадного сумматора первой группы.

Цель изобретения — повышение быстродействия двоично-десятичного сумматора за счет сокращения времени получения значений функций генерации и транзита десятичного переноса.

Поставленная цель достигается тем, что в двоична-десятичном сумматоре, содержащем и тетрадных сумматоров первой группы (и — количество тетрад в десятичном слагаемом), и тетрадных сумматоров второй группы, и формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса и блок десятичного переноса, причем первый информционный вход i-ro тетрадного сумматора первой группы (1

1-го тетрадного сумматора первой группы соединен с первым информационным входом i-ro тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом 1-й тетрады результата двоична-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (i+1)-м входом блока десятичного

1728859

10

30

45

55 переноса, выход j-ro десятичного переноса блока десятичного переноса (1 < j < и-1) соединен с вторым информационным входом j-го тетрадного сумматора второй группы и входом переноса (j+1)-ro тетрадного сумматора второй группы, выход п-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом n-ro тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-десятичного сумматора, вход i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с выходом функций генерации и транзита двоичного переноса 1-го тетрадного сумматора первой группы

Поставленная цель достигается и тем, что в двоично-десятичном сумматоре каждый формирователь функций генерации и транзита десятичного переноса содержит девять элементов И и два элемента ИЛИ, причем первый битный вход формирователя соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй битный вход — с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, третий битный вход — с вторым входом третьего элемента И и первыми входами пятого и шестого элементов И, четвертый битный вход — с первым входом первого элемента ИЛИ, пятый битный вход — с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и первым входом седьмого элемента

И, шестой битный вход — с вторым входом пятого элемента И и первым входом восьмого элемента И, седьмой битный вход — c третьими входами второго и четвертого элементов И и первым входом девятого элемента И, восьмой битный вход — с вторыми входами первого, седьмого, восьмого и девятого элементов И, выходы первого, второго, третьего, пятого, восьмого и девятого элементов И соединены с входами с второго по седьмой первого элемента ИЛИ соответственно, выходы четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены с входами с первого г о третий второго элемента ИЛИ соответственно, выходы элементов ИЛИ образуют выход формирователя.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого двоично-десятичного сумматора; на фиг.2 — функциональная схема формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса.

Двоично-десятичный сумматор (фиг.1) содержит и тетрадных сумматоров 1i-1 первой группы (n — количество тетрад в десятичном слагаемом), и формирователей

2 — 2> функций генерации и транзита десятичного переноса, блок 3 десятичного переноса, и тетрадных сумматоров 41-4п второй группы, входы 5>-5п тетрад с первой по п-ю первого десятичного слагаемого соответственно, входы 6>-бл тетрад с первой по и-ю второго десятичного слагаемого соответственно, вход 7 и выход 8 переноса двоичнодесятичного сумматора, выход 9 результата двоично-десятичного сумматора, выходы

10> — 10п суммы тетраднйх сумматоров 1 — 1 первой группы соответственно, выходы

11> — 11> функций генерации и транзита двоичного переноса тетрадных сумматоров 1>—

1 первой группы соответственно, выходы

12 — 12Г формирователей 2 -2л функций генерации и транзита десятичного переноса соответственно.

Первый информационный вход тетрадного сумматора 1i первой группы (t < i < n) соединен с входом 5 тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационный вход тетрадного сумматора 1 первой группы соединен с входом 6 тетрады второго десятичного слагаемого, выход 11i функций генерации и транзита двоичного переноса тетрадного сумматора 1i первой группы соединен с входом формирователя

2 функций генерации и транзита десятичного переноса, выход 10i суммы тетрадного сумматора 1 первой группы соединен с первым информационным входом тетрадного сумматора 4i второй группы, выход суммы. которого соединен с выходом I-й тетрады выхода 9 результата двоично-десятичного сумматора, вход 7 переноса которого соединен с входом переноса тетрадного сумматора 4 второй группы и первым входом блока

3 десятичного переноса, выход 12 формирователя 2i функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (!+1)-м входом блока 3 десятичного переноса, выход j-го десятичного переноса блока 3 десятичного переноса (1 ) и-1) соединен с вторым информационным входом тетрадного сумматора 41 второй группы и входом переноса тетрадного сумматора 4i+> второй группы, выход и-го десятичного переноса блока 3 десятичного переноса соединен с вторым информационным входом тетрадного сумматора 4п второй группы и выходом 8 переноса двоично-десятичного сумматора.

Формирователь 2i функций генерации и транзита десятичного переноса (фиг.2) содержит элементы И 13-21 и элементы ИЛИ

22 и 23. I

Рассмотрим функциональное назначение и реализацию узлов двоична-десятичного сумматора.

Сумматор 1i предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 i х тетрад А, I

В десятичных слагаемых соответственно А

1728859 и В; i-я тетрада первого десятичного слагаемого подается на вход 5I, i-я тетрада второго десятичного слагаемого подается на вход

6I. Сумматор 1I — четырехразрядный двоичный сумматор комбинационного типа. Он 5 может быть построен любым известным способом.

В формирователе 2I для i-го десятичного разряда двоично-десятичного сумматора формируются функции генерации Dl и транзита R 10

i десятичного переноса по выражениям:

D = 0,8 + R2Rs + Rs R4 + D4R2 + D1 Rs +

+R4 02 01 + 01 04, R = 1 Rs + Da R1 + D2 R1 R4, где Dp = Ap Bp — функция генерации двоич- 15

l ного переноса тетрадного сумматора 1I;

Rp = Ар + Вр функция транзита двоичI I ного переноса тетрадного сумматора 1l, Р6 11,2,4,8) — цифра, указывающая вес двоичного разряда i-й тетрады, представ- 20 ленной в коде прямого замещения 8421;

Ap, Bp — значения двоичных разрядов веса Р тетрад соответственно Ai и Bi;

Di = 1, если А + В > 10, R = 1, если

А + В = 9. 25

Функция R = 1 и при следующих значениях суммы А + B: 10, 13, 14, 17 и 18. Этим обеспечивается упрощение выражения для

R .

На фиг.2 приведена функциональная 30 схема формирователя 2I функций Dl и Rl

Предполагается, что значения функций Dp

I и Rp имеются в тетрадном сумматоре 1ь B

1 противном случае они должны быть сформированы по значениям Ар и Вр, имеющимся 35 на входах 5 и 6I.

Блок 3 десятичного переноса предназначен для формирования п десятичных переносов любым известным способом, В частности, десятичные переносы могут быть 40 сформированы параллельным способом в соответствии о следующими логическими выражениями (гассматриваются для и = 4):

С =D +R Cx, С2 = 02+ R2 D + R2 R1 С; 45

С =О+К D+R R О+й R R Cx, С4 = D4+ R4 D3+ R4 RÇ D2+ R4 RÇ R2 DI +

+В4 RÇ R2 R1 С

Сумматор 4 предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 следующих 50 трех значений: суммы, образованной на выходе 10 сумматора 1, кода "0110" коррекции; единицы входного переноса. Сумматор

4; — четырехразрядный двоичный сумматор комбинационного типа. Он может быть по- 55 строен любым известным способом.

Двоично-десятичный сумматор работает следующим образом.

После подачи первого А и второго B десятичных слагаемых на входы 51 — 5n и 61 — 6n двоично-десятичного сумматора в тетрадНЫХ СУММатОРаХ 11-1п ПЕРВОЙ ГРУППЫ ОСУЩЕствляется двоичное суммирование по модулю 16 соответствующих тетрад десятичных слагаемых А и B (в тетрадном сумматоре 1 суммируются тетрады А и В ). По функциям генерации и транзита двоичного переноса, образованным в сумматорах 11—

1п и поступающим на их выходы 111,— 11п, в фоРмиРователЯх 21 — 2п фоРмиРУютсЯ фУнкции генерации и транзита десятичного переноса, которые затем используются в блоке 3 для формирования значения и десятичных пеРеносов. ФоРмиРователи 21 — 2n и блок 3 работают параллельно с тетрадными

СУММатОРаМИ 11 — 1n ПЕРВОЙ ГРУППЫ. С ПОMOI4bIO СУММатОРОВ 41 — 4n ВтОРОй ГРУППЫ осуществляется учет десятичных переносов, сформированных в блоке 3, а также коррекция сумм, полученных на выходах 101 — 10п тетРаДных сУмматоРов 11-1п пеРвой гРУппы соответственно, Коррекция выполняется следующим образом; если i-й десятичный перенос (перенос из i-го десятичного разряда двоична-десятичного сумматора) равен единице, то к сумме, сформированной на выходе 10 сумматора 1., прибавляется по модулю 16 код "0110"; если -й десятичный перенос равен нулю, то к сумме, сформированной на выходе !Ol сумматора 1ь прибавляется нулевой код "0000".

На выходах суммы тетрадных сумматоРов 41 — 4л втоРой гРУппы фоРмиРУютсЯ значения соответствующих тетрад результата двоично-десятичного сумматора, которые поступают на его выход 9. Выходной перенос двоична-десятичного сумматора (n-й десятичный перенос) подается на его выход 8.

В заключение производят сравнение времени сложения двух и-разрядных десятичных чисел в известном и предлагаемом двоично-десятичном сумматорах. Сравнение производят при следующих.допущениях: n = 4; используются логические элементы

И, ИЛИ, НЕ; двоичные переносы в тетрадных сумматорах 1ь 4; формируются параллельным способом; десятичные переносы в блоке 3 формируются параллельным criocoбом; задержка сигнала на логическом элементе равна т.

Время сложения в известном двоичнодесятичном сумматоре равно

Тизв. = Т1 + Т2+ Тз + Т4 = 6 ю+ 2 т+ 2 т+

+ 57= 15, где Tl — задержка информации в узле (блоке) с порядковым номером l на фиг.1.

Время сложения в предлагаемом двоична-десятичном сумматоре равно

Тпредл. = Т1 + Т4 = 6 Т+ 6 У = 12t .

1728859

50

Здесь значения Т2 и Тз не учитываются, так как формирователи 2i — 2п и блок 3 работают . параллельно с сумматорами 11 — 1П.

Таким образом, при принятых допущен иях и редла гаем ый двоично-десятичный сумматор примерно в 1,3 раза быстрее известного.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого двоично-десятичного сумматора состоит в более высоком быстродейст- вии (примерно в 1,3 раза). Скорость работы предложенного двоично-десятичного сумматора практически совпадает со скоростью работы двоичного сумматора равной разрядности, Формула изобретения

1. Двоично-десятичный сумматор, содержащий п тетрадных сумматоров первой группы (и — количество тетрад в десятичном

Слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы, п формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса и блок десятичного переноса, причем первый информационный вход i-го тетрадного сумматора первой группы (1 < i < и) соединен с входом i-й тетрады первого десятичного слагаемого двоично-десятичного сумматора, вход i-й тетрады второго десятичного слагаемого которого соединен с вторым информационным входом 1-го тетрадного сумматора первой группы, выход суммы которого соединен с первым информационным входом i-го тетрадного сумматора второй группы, выход суммы которого соединен с выходом i-й тетрады результата двоично-десятичного сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса первого тетрадного сумматора второй группы и первым входом блока десятичного переноса, выход i-го формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (i+1)-м входом блока десятичного переноса, выход j-го десятичного переноса блока десятичного переноса (1 / п-1) соединен с вторым информационным входом j-ro тетрадного сумматора второй группы и входом переноса (j+1)-го тетрадного сумматора второй группы, выход и-го деся5

45 тичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом и-го тетрадного сумматора второй груп и ы и выходом пе реноса двоич но-десятичного сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия двоично-десятичного сумматора, вход

i-ro формирователя функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с выходом функции генерации и транзита двоичного переноса I-го тетрадного сумматора первой группы.

2. Сумматор по п.1,отл и ч а ю щи йс я тем, что каждый формирователь функций генерации и транзита десятичного переноса содержит девять элементов И и два элемента ИЛИ, причем вход первого бита формирователя соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вход второго бита формирователя соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, вход третьего бита формирователя соединен с вторым входом третьего элемента И и первыми входами пятого и шестого элементов

И, вход четвертого бита формирователя соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ, вход пятого бита формирователя соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и первым входом седьмого элемента И, вход шестого бита формирователя соединен с вторым входом пятого элемента И и первым входом восьмого элемента И, вход седьмого бита формирователя соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И и первым входом девятого элемента И, второй вход которого соединен с входом восьмого бита формирователя и вторыми входами первого, седьмого и восьмого элементов И, выходы первого, второго, третьего, пятого, восьмого и девятого элементов И соединены с второго по седьмой входами первого элемента

ИЛИ, выходы четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены с первого по третий входами второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с выходом формирователя.

1728859

Составитель Н.Маркелова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Е.Папп

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

Заказ 1409 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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