Трехвходовой параллельный сумматор Советский патент 1985 года по МПК G06F7/50 

мого данного разряда сумматора, вторые входы седьмого, десятого и тринадцатого и первый вход восемнадцатого элементов И-НЕ соединены через второй элемент НЕ с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы восьмого, двенадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входа девятого, десятого и пятнадаатого и второй Bxojf семнащатого элементов И-НЕ соединены через третий элемент НЕ с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы седьмого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И-НЕ соединены с вторым входом переноса данного разряда сумматора и с выходом соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса.

136150

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

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

V

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано пря построении быстродействз юшлх многоопе рандных арифметических устройств.

Извеотен сумматор Для сложения несколь ких чисел, содержащий двухвходовые сумматоры, входные регистры и группы элементов И11.

Недостатком этого сумматора является невысокое быстродействие,. обусловленное

пирамидальным включением двухвходовых сумматоров.

Наиболее близким к изобретению является трехвходовой параллельньга сумматор, содержащий первый узел ускоренного переноса, в каждом разряде сумматора содержатся первый и второй сумматоры по модулю даа 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 cjrMMaTopa по модулю два (этединен с первым входом второго сумматера 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 хх)единен. 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, 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 сигнала переноса из i-ro в { i+2)-й разряды.

Цель изобретения - повышение быстродействия сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что 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 первьп, второй и третий входы первого сумматора по модулю два соединены с соответствующилш 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. 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 вь1ходом соответствующего разря да первого узла ускоренного переноса, первый и второй выходы первого узла формирования функции переноса -соединены соответственно с входами распространения и ге нерации переноса соответствующего разряда первого узла ускоренного переноса, выход второго сумматора по модулю два соединен с выходом суммы данного разряда сумматора, содержит второй узел ускоренного переноса, а каждый разряд сумматора содержит второй узел формирования функилй переноса, первый узел формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ с первого по шестой, а второй узел формирования функций переноса содержит элементы И-НБ с 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 третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с входом вто-рого слагаемого данного разряда сумматвр, третьи входы первого, третьего и пятого и четвертый вход четвертого элементов ИИ-НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, выходы первого, второго, третьего и пятого элементов И-НЕ подключены к выходам шестого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым выходом первого узла формирования функций переноса, второй выход которого соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, первые входы седамого, 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 вх дом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы седьмого, десятого и тринадцатого и первый вход .восемнад 0.4 цатого элементов И-НЕ соединены через второй элемент НЕ с входом второго слагаемого данного разряда сумматора, вторые входы восьмого, двенадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы девятого, десятого и пятнадцатого и второй вход семнадцатого элементов И-НЕ соединены через третий элемент НЕ с входом третьего слагаемого данного разряда сумматора, третьи входы седьмого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элемен-гов И-НЕ соединены с вторым входом переноса данного разряда сумматора и с выходом соответствующего разряда: второго узла ускоренного переноса, третьи входы восьмого, четырнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого элементов И-НЕ соединены через четвертый элемент НЕ с вторым входом переноса данного разряда сумматора, выходы седьмого, восьмого, девятого, одиннадцатого, двенадцатого и шестнадцатого элементов И-НЕ соединены с входами девятнадцатого элемента И-НЕ, выход ко-горого подключен к входу генерации переноса соответствующего разряда второго узла ускоренного переноса, выходы десятого, тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, семнадцатого и, восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с входами двадцатого элемента И-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 - функциональная схема первого узла формирования функции переноса; на фиг. 3 - функциональная схема второго узла форлгарования 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 я 15 распространения и генерации переноса для узла ускоренного переноса 2 к выходы 16 и 17 распространения и генеращга переноса для узла ускоренного переноса 3. Узел 6 формирования функций переноса содержит элементы И-НЕ 18-31 и элементы НЕ 32-35, аузел 7 содержит элементы И-НЕ 36-41. Трехвходовой параллельный сумматор работает следующим образом. При суммировании трех чисел в произвольном а -ом одноразрядном сумматоре возможно возникновение двух сигналов пере носа, один из которых поступает в (V +1)-й а другой в (1. +2)-и одноразрядный сумматор. Соответственно 1с -ый одноразрядный сумматор должен иметь возможность приема сигналов переноса из (V-1)-го и ()-го одноразрядного сумматоров. В трехвходовом параллельном сумматоре вход 11 служит для приема сигнала переноса из предьщущего (k -1)-го разряда, а вход 12 - для приема сигнала переноса из (1 -2) -го разря да. Разряды сумматора соединяются для построения многоразрядного сумматора с параллельным переносом, суммируюшего три числа и использующего узлы ускоренного пе реноса. На (-ом выходе узла ускорёшюго переноса реализуется функция C,. где С - перенос в нулевой разряд сумматора;G - функция генерации переноса из i -го разряда сумматора; р - функция распространения перено са из i -го- разряда сумматора На i -ую группу входов узла ускоренного переноса подаются сигнал G,-. и Р- , ас i -го выхода снимается сигнал переноса С в соответствующий разряд сумматора. В дашгом случае используется стандартный узел ускоренного переноса. В сумматорах с параллельным переносом разрядные neper носы формируются узлами ускорения пере,носа. Для обеспечения работы этих узлов в каждом разряде сумматора должны быть по лучены функции распространения Р и генерации G переноса. В трехвходовом CJTHматоре для обеспечения распространения двух типов переносов в (k +1)-й и в (Ic +2)-и разряды содержится два узла фор мирования функций переносов, причем первый 6 узел формирования функций переноса вырабатывает функции Р и С5 для формирования переносов первого типа , , а второй 7 узел формирования функций переноса вырабатывает функции Р и Ц 2 необходимые для формирования переносов второго типа С . Если на входы 8-10 сумматора подать входные слагаемые ; , ч, Z , на входы И и 12 -- переносы С и с , то на выходе 14 cyм aтopa получают функцию JCY V 542 V XYZ V С ХЧ VRvZ v , t a на выходе 15 сумматора - функцию XYZVC XXvc VZvC iZ, которые формируются узлом 6 формирования функций переноса, В этот момент узел 7 формирования функций переноса выдает на выходы 16 и 17 сумматора функции Р СXZ V СЧУ V XYZ V сЧг и . На выходе 13 суммы сумматора реализается функция суммы 5 Х0 Y0 Z© С©С . 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)-х трехвходовых параллельных сумматоров. Вторая схема ускоренного переноса вырабатывает переносы второго типа для (21 +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 k 1, , где п - разрядность суммируемых чисел). По сравнению с известным сумматором, где- время суммирования п -разрядных чисел описывается соотношением T 2t.t,.t,, , где i - задержка срабатьгеания сумматора , по модулю два; i - задержка узла формирования функций переноса; t,,n - задержка узла ускоренного переноса, время суммирования данного сумматора 2 0 Чп пТаким образом, выигрыш по быстродействию cociaBHT не менее 20%.

ts

№

л

№

III

п

40