Двоично-десятичный сумматор Советский патент 1992 года по МПК G06F7/50 

1

СО

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для быстрого сложения десятичных чисел, пред- ставленных 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.

&

Фиа.1

VJ ю со

00

ел ю

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 п тетрадных сумматоров первой группы (п - количество тетрад в десятичном слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы, 2п элементов И и п элементов ИЛИ.

Недостатком известного сумматора является низкое быстродействие.

Известен двоично-десятичный сумматор, содержащий п тетрадных сумматоров первой группы (п - 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 двоично-десятичный сумматор, содержащий .; тетрадных сумматоров первой группы (л - количество тетрад в десятичном слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы, л формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса (в прототипе каждый формирователь построен на трех элементах И и одном элементе ИЛИ) и блок десятичного переноса, причем первый информационный вход i-ro тетрадного сумматора первой группы (1 i п) соединен с входом i-й тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационный вход 1-го тетрадного сумматора первой руппы соединен с входом 1-й тетрады второго десятичного слагаемого, вход суммы i-ro тетрадного сумматора первой группы соединен с первым входом i-ro 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

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

входом блока десятичного переноса, выход j-ro десятичного переноса блока десятичного переноса (1 j n-1) соединен с вторым информационным входом j-ro тетрадного сумматора второй группы и входом п.ереноса 0+1)г° тетрадного сумматора второй группы, выход п-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом n-го тетрадного сумматора второй группы и выходом

переноса двоично десятичного сумматора, выход переноса i-ro тетрадного сумматора первой группы соединен с вторым входом i-ro 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 двоично-десятичном сумматоре, содержащем п тетрадных сумматоров первой группы (п - количество тетрад в десятичном слагаемом), п тетрадных сумматоров второй группы, п формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса

и блок десятичного переноса, причем первый информционный вход 1-го тетрадного сумматора первой группы (1 i п) соединен с входом 1-й тетрады первого десятичного слагаемого,второй информационный

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

переноса, выход j-ro десятичного переноса блока десятичного переноса (1 j n-1) соединен с вторым информационным входом j-ro тетрадного сумматора второй группы и входом переноса Q+1)-ro тетрадного сумматора второй группы, выход n-го десятичного переноса блока десятичного переноса соединен с вторым информационным входом n-го тетрадного сумматора второй группы и выходом переноса двоично-деся- тичного сумматора, вход i-ro 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 вто- рыми 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 - с третьими входами второго и четвертого элементов Л и первым входом девятого элемента И, восьмой битный вход - с вторыми входами первого, седьмого, восьмого и девятого элементов И, выходы первого, второ- го, 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 по третий второго элемента ИЛИ соответственно, выходы элементов ИЛИ образуют выход формирователя.

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

Двоично-десятичный сумматор (фиг.1) содержит п тетрадных сумматоров 1i-1n первой группы (п - количество тетрад в десятичном слагаемом), п формирователей функций генерации и транзита десятичного переноса, блок 3 десятичного переноса, п тетрадных сумматоров 4i-4n второй

группы, входы 5i-5n тетрад с первой по п-ю первого десятичного слагаемого соответственно, входы тетрад с первой по п-ю второго десятичного слагаемого соответственно, вход 7 и выход 8 переноса двоично- десятичного сумматора, выход 9 результата двоично-десятичного сумматора, выходы 10i-1 On суммы тетрадных сумматоров 11-1 п первой группы соответственно, выходы 11i-11n функций генерации и транзита двоичного переноса тетрадных сумматоров 11- 1П первой группы соответственно, выходы 12i-12n формирователей 2i-2n функций генерации и транзита десятичного переноса соответственно.

Первый информационный вход тетрадного сумматора 1| первой группы (1 i п) соединен с входом 5| тетрады первого десятичного слагаемого, второй информационный вход тетрадного сумматора 1i первой группы соединен с входом 6i тетрады второго десятичного слагаемого, выход 11i функций генерации и. транзита двоичного переноса тетрадного сумматора 1i первой группы соединен с входом формирователя 2j функций генерации и транзита десятичного переноса, выход 10i суммы тетрадного сумматора первой группы соединен с первым информационным входом тетрадного сумматора 4j 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 4i второй группы и первым входом блока 3 десятичного переноса, выход 11 формирователя 2j функций генерации и транзита десятичного переноса соединен с (+1)-м входом блока 3 десятичного переноса, выход j-ro десятичного переноса блока 3 десятичного переноса (1 j п-1)соединен с вторым информационным входом тетрадного сумматора 4j второй труппы и входом переноса тетрадного сумматора 4j+i второй группы, выход n-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 2| функций генерации и транзита десятичного переноса (фиг.2) содержит элементы И 13-21 и элементы ИЛИ 22 и 23. .

Рассмотрим функциональное назначение и реализацию узлов двоично-десятичного сумматора.

Сумматор 1| предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 1-х тетрад А1, В1 десятичных слагаемых соответственно А

и В: i-я тетрада первого десятичного слагаемого подается на вход 5:, i-я тетрада второго десятичного слагаемого подается на вход 6|. Сумматор 1| - четырехразрядный двоичный сумматор комбинационного типа. Он может быть построен любым известным способом.

В формирователе 1 для 1-го десятичного разряда двоично-десятичного сумматора формируются функции генерации D1 и транзита R1 десятичного переноса по выражениям: D1 Dja + RaW + RsW + + Di Re1 +

+ DI DA ,.

loJ

ID.I

.1

R RilR8 + D41Ri + D2lRi R4,

где Dp Ap Bp1 - функция генерации двоичного переноса тетрадного сумматора 1i;

Rp Ар + Вр - функция транзита двоичного переноса тетрадного сумматора 1i;

РЈ {1,2,4,8} - цифра, указывающая вес двоичного разряда i-й тетрады, представленной в коде прямого замещения 8421;

Ар , Вр - значения двоичных разрядов веса Р тетрад соответственно Ai и Bi;

D 1, если А + В1 10, R1 1, если А + В 9.

Функция R1 1 и при следующих значениях суммы А + В : 10, 13, 14, 17 и 18. Этим обеспечивается упрощение выражения для

R1.

На фиг.2 приведена функциональная схема формирователя 2 функций D и R Предполагается, что значения функций Dp и Rp1 имеются в тетрадном сумматоре 1j. В противном случае они должны быть сформированы по значениям Ар1 и Вр1, имеющимся на входах 5i и 6|.

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

С1 D1 + R1 С™;

С2 D2 + R2 D1 + R2 R1 Свх;

С3 - D3

R3 D2 + R3 R2 DT+ R3 R2 R1 Cgx;

C D4 + R4 D° + R R° Dz + R4 R° R D1 + +R4 R3 R2 R1 Свх.

Сумматор 4j предназначен для двоичного суммирования по модулю 16 следующих трех значений: суммы, образованной на выходе 10i сумматора 1ц кода 0110 коррекции; единицы входного переноса. Сумматор 4j - четырехразрядный двоичный сумматор комбинационного типа. Он может быть построен любым известным способом.

Двоично-десятичный сумматор работает следующим образом.

После подачи первого А и второго В десятичных слагаемых на входы 5i-5n и 6i-6n

двоично-десятичного сумматора в тетрадных сумматорах 11-1 п первой группы осуществляется двоичное суммирование по модулю 16 соответствующих тетрад десятичных слагаемых А и В (в тетрадном сумматоре 1i суммируются тетрады А1 и В1). По функциям генерации и транзита двоичного переноса, образованным в сумматорах 1i- 1п и поступающим на их выходы 11i.-11n, в

формирователях 2i-2n формируются функции генерации и транзита десятичного переноса, которые затем используются в блоке 3 для формирования значения п десятичных переносов. Формирователи 2i-2n и

блок 3 работают параллельно с тетрадными сумматорами первой группы. С помощью сумматоров 4i-4n второй группы осуществляется учет десятичных переносов, сформированных в блоке 3, а также коррекция сумм, полученных на выходах 10i-10n тетрадных сумматоров 1i-1n первой группы соответственно. Коррекция выполняется следующим образом: если i-й десятичный перенос (перенос из i-ro десятичного разряда двоично-десятичного сумматора) ра вен единице, то к сумме, сформированной на выходе 10i сумматора 1и прибавляется по модулю 16 код если i-й десятичный перенос равен нулю, то к сумме, сформированной на выходе 10| сумматора 1|, прибавляется нулевой код 0000.

На выходах суммы тетрадных сумматоров 4i-4n второй группы формируются значения соответствующих тетрад результата

двоично-десятичного сумматора, которые поступают на его выход 9. Выходной перенос двоично-десятичного сумматора (n-й десятичный перенос) подается на его выход 8. В заключение производят сравнение

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

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

Время сложения в известном двоично- десятичном сумматоре равно

Тизв. Т1 +Т2 + Тз + Т4 6Г+ 2Г+2Г +

+ 5г 15г,

где Т| - задержка информации в узле (блоке) с порядковым номером I на фиг.1.

Время сложения в предлагаемом двоично-десятичном сумматоре равно Тпредл. Ti + T4 6r+6r 12r.

Здесь значения Та и Тз не учитываются, так как формирователи 2i-2n и блок 3 работают параллельно с сумматорами 11-1п.

Таким образом, при принятых допущениях предлагаемый двоично-десятичный сумматор примерно в 1,3 раза быстрее известного.

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

Формула изобретения

выходом функции генерации и транзита двоичного переноса 1-го тетрадного сумматора первой группы.

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.