Устройство для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления Советский патент 1992 года по МПК G06F7/49 

сл

G

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах и устройствах, работающих в избыточной двоичной системе счисления с цифрами-1,6,1. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит в каждом разряде блок 1 анализа входных цифр, блок 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок 3 формирования Окончательного результата. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.2 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах и устройствах, работающих в избыточной двоичной системе счисления с цифрами -1,0, 1.

Известно устройство для параллельно го алгебраического сложения чисел, представленных в двоичной знакоразрядной системе счисления состоящее из двух преобразователей знакораэрядных кодов в аддитивную форму и N вычислительных блоков, каждый из которых содержит неполный и полный полусумматоры в двоичной знакоразрядной системе счисления (N - разрядность суммируемых чисел).

Недостатками этого устройства являютт ся его медленная работа, определяемая глубиной схемы (время срабатывания устройства - 14t, где t - задержка,-одного, логического элемента типа И-НЕ) и большие

затраты оборудования на реализацию каждого разряда устройства.

Известно также устройство для сложения в двоичной избыточной знакоразрядной системе, счисления только положительных или только отрицательных чисел, имеющее высокое быстродействие и небольшие затраты оборудования.

Но это устройство работает только с последовательными кодами и на нем нельзя получать верные результаты при сложении операндов, имеющих в соседних двоичных разрядах 1 и-1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, предназначенное для сложения и вычитания в избыточной двоичной знакоразрядной системе счисления, содержащее в каждом разряде блок формирования отрицательной суммы и положительного переноса, блок формирования положительной

ю -х|

ю о

мы и отрицательного переноса, блок формирования окончательного результата.

Недостатком этого устройства является большое количество оборудования, требуемого для его реализации.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат на выполнение операции суммирования знакоразрядных чисел.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знако- разрядной системе счисления, содержащем в каждом разряде блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок формирования окончательного результата, причем выходы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства являются выходами данного разряда устройства, первый и второй входы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства соединены соответственно с первым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства и со вторым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, в каждом разряде содержится блок анализа входных цифр , причем входы положительных составляющих значений соответствующих разрядов первого и второго операндов устройства и входы отрицательных составляющих значений соответствующих разрядов первого и второго операндов устройства соединены соответственно со входами с первого по четвертый блока анализа входных цифр соответствующего разряда устройства, с первого по пятый выходы блока анализа входных цифр каждого разряда устройства соединены соответственно с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса последующего разряда устройства и со входами с первого по четвертый блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства.

Блок анализа входных цифр содержит с первого по третий элементы И-НЕ, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ и элемент ИЛИ, причем первые, входы первого элемента И-НЕ и элемента ИЛИ соединены с первым входом блока анализа входных цифр, второй вход которого соединен со вторыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ, первые входы первого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ соединены с третьим входом блока анализа входных цифр, четвертый вход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первыми входами третьего элемента И-НЕ, элемента

И и второго элемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторыми входами третьего элемента И-НЕ, элемента И и второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы третьего элемента И-НЕ, первого

0 элемента И-НЕ, элемент И, второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента И-НЕ являются соответственно с первого по пятый выходами блока анализа входных цифр. Блок формирования положительной

5 суммы и отрицательного переноса содержит элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И-НЕ, причем первые входы с первого по третий элементов ИЛИ. первого и второго

0 элементов И-НЕ соединены с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, выходы с первого по третий элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами элемента И5 НЕ, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и с-первым входом элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами второго элемента ИЛИ, первого элемента И-НЕ и с чет0 вёртым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, первый вход которого соединен со вторыми входами.первого элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, третий вход которо5 го соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и со вторым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, третий вход которого соединен с третьими входами третьего

0 элемента ИЛИ и первого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен с пятым входом третьего элемента И-НЕ и с третьим входом элемента И, выходы третьего элемента И-НЕ и элемента И являются

5 соответственно первым и вторым выходами блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса.

На фиг. 1 изображена структурная схема одного разряда устройства; на фиг. 2 0 схема блока анализа входных цифр; на фиг. 3 -схема блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса.

Устройство в каждом разряде содержит блок 1 анализа входных цифр, блок 2 форми5 рования положительной суммы и отрицательного переноса и блок 3 формирования окончательного результата, выходы которого соединены с шинами положительной и 5Г отрицательной составляющих данного разряда результата, а входы подключены к

первому выходу 2. блока 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного и ко второму выходу ZH блока 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего .разряда устройства. Входы блока 2 формирования положительной суммы и Отрицательного переноса соединены со вторым Хь, третьим YJ+, четвертым Yf1 пятым ХГ выходами блока анализа входных цифр данного и первым выходом Ри+ предыдущего разряда устройства. Входы блока 1 анализа входных цифр подключены к шинам Xi+, Yi+ положительных и шинам ХГ Yf отрицательных составляющих данных разрядов сооперандов.

Алгоритм работы устройства состоит в задании на входных шинах Xi+, YI+, ХГ, YI каждого разряда устройства знакоразряд- ных кодов сооперандов и получений на его выходных шинах Si и Sf по окончании переходных процессов в комбинационных схемах значения соответствующего разряда суммы.

Кодирование знакоразрядных цифр слагаемых и результата производится в соответствии с табл. 1.

Кодовая комбинация, когда одновременно принимают значение 1 положительная и отрицательная составляющие знакоразряд- ной цифры, является запрещенной.

В блоке 1 анализа входных цифр каждого разряда устройства формируется унитарный код суммы поступающих по шинам ХГ Yf ХГ, YI значений соответствующих разрядов слагаемых и преобразуется к виду, необходимому для работы блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса. Работу блока 1 поясняет табл.2.

Выходы блока 1 формируются по следующим правилам:

. Х,+ Я,+ Y,+-,.. Yf $,.

хг хг.

В блоке 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса про изводится вычисление положительной составляющей кода данного разряда (положительной суммы) и отрицательной составляющей Zi кода последующего разряда (отрицательного переноса) результата. Работа блока 2 описывается следующими логическими выражениями:

.ar.&p., a x.-ar-a/., &(Y;wr;-.,)srx; vi5.,.. ,-T s,

Функция блока 3 формирования окончательного результата состоит в исключении на выходных шинах S+ и S- устройства запрещенной комбинации положительной и 5 отрицательной составляющих данного разряда результата. Работа блока 3 описывается следующими логическими выражениями:

,-r

S Zi+VZi-i

0 Для построения одного разряда предлагаемого устройства необходимо 16 вентилей, что составляет 57% от затрат оборудования на реализацию одного разряда прототипа, при этом быстродействие данного устройства

5 остается равным быстродействию прототипа и равно 5t, Это позволяет говорить о возможности эффективного применения предлагаемого устройства в специализированных вычислительных устройствах, требу0 ющих высокой скорости суммирования чисел большой разрядности.

Формулаизобретения 1, Устройство для параллельного сложения чисел, представленных в двоичной знако5 разрядной системе счисления, содержащее в каждом разряде блок формирования положительной суммы и отрицательнЬго переноса и блок формирования окончательного результата, причем выходы блока формирования

0 окончательного результата каждого разряда устройства являются выходами данного разряда и устройства, первый и второй входы блока формирования окончательного результата каждого разряда устройства

5 соединены соответственно с первым выходом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда устройства и со вторым выходом блока формирования положительной суммы

0 и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, оно содержит в каждом разряде блок анализа входных цифр, причем входы

5 положительных значений каждого разряда первого и второго операндов устройства и входы отрицательных значений каждого разряда первого и второго операндов устройства соединены соответственно со вхо0 дами с первого по четвертый блока анализа входных цифр соответствующего разряда устройства, с первого по пятый выходы блока анализа входных цифр каждого разряда устройства соединены соответственно с пя5 тым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса последующего разряда устройства и со входами с первого по четвертый блока форми рования положительной суммы и

отрицательного переноса данного разряда устройства.

X; Yi Х Y;. Сумма Код суммы Выход блока

Xi + Yt Х Х-, Y-, Р Х7 Yt .Yi XT

держит элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ и с первого по третий элементы И-НЕ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов ИЛИ, первого и

второго элементов И-НЕ соединены с пятым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, выходы с первого по третий элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами

третьего элемента И-НЕ, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемен-. та И-НЕ и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами второго элемента ИЛИ. первого

элемента И-НЕ и с четвертым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, первый вход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ,

третий вход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и со вторым входом блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, третий вход которого соединен с третьими

входами третьего элемента ИЛИ и первого элемента И-НЕ, выход второго элемента И- НЕ соединен с пятым входом третьего элемента И-НЕ и с третьим входом элемента И, выходы.третьего элементаИ -НЕ и элемента

И являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса..

Таблица 2

-- Zi-апй .

. .

огиги

{