Накапливающий сумматор Советский патент 1978 года по МПК G06F7/50 

1

Устройство относится к области вычислительной техники и, в частности, может быть использовано в арифметических устройствах цифровых вычислительных машин.

Известны накапливающие регистры, предназначенные для работы в арифметических устройствах ЦВМ, содержащие регистр слагаемого, регистр суммы, ключи передачи, логические элементы и формирователи переноса 1, 2.

Недостатком указанных устройств является малое быстродействие,ограниченное задержками переноса, которые возникают при поразрядном сложении кодов, что ведет при больщой разрядности накапливающих регистров к задержке переноса, которые могут достигать значительной величины.

Наиболее близким аналогом является накапливающий сумматор, содержащий в каждом разряде триггер суммы, триггер полусуммы, триггер переноса, элемент НЕ и элементы И-НЕ, причем нулевой выход триггера су.ммы подключен к первь1м входам первого и второго элементов И-НЕ, а единичный выход триггера суммы - к первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ,

вторые входы второго и четвертого элементов И-НЕ подключены ко в.ходу соответствующего разряда сумматора, котор э1Й, через элемент НЕ подключен ко вторым входам первого и третьего элементов И-НЕ, нулевой вход триггера полусуммы подключен к выходам первого и четвертого элементов И-НЕ, а единичный вход - к выходам второго и третьего элементов И-НЕ, пулевой вход триггера переноса подключен к выходам первого, второго и третьего элементов И-НЕ, а единичный вход - к выходу четвертого элемента И-НЕ, третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены к первой управляющей щине 3J.

Недостатком этого устройства является наличие второго регистра переноса, что приводит к усложнению схемы и увеличению количества элементов, а также снижает надежность работы всего устройства. Введение второго регистра переноса значительно

снижает быстродействие и надежность устройства, а также ограничивает разрядность, так как увеличение разрядности приводит к увеличению времени выполнения операции.

Целью настоящего изобретения является увеличение быстродействия накапливающего сумматора.

Указанная цель достигается тем, что. в каждый разряд его введены формирователь одновременного переноса, элемент неравнозначности и два дополнительных элемента И-НЕ, причем входы формирователя одновременного переноса подключены к единичным выходам триггеров полусуммы и переноса предыдущих разрядов и триггера переноса старщего разряда, входы элемента неравнозначности подключены к выходу формирователя одновременного переноса и единичному выходу триггера полусуммы, а выход элемента неравнозначности - к первому входу первого дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен к единичному входу триггера, суммы и первому входу второго дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера суммы, управляющие входы формирователей одновременного переноса всех разрядов подключены ко второй управляющей щине, а вторые входы дополнительных элементов И-НЕ - к третьей управляющей шине.

На чертеже представлена блок-схема наканливающёго сумматора, выполненного согласно данно.му изобретению.

Накапливающий сумматор состоит из триггеров суммы 1, 2, 3, соединенных с выходами соответствующих дополнителы11 1 : элементов И-НЕ 4, 5, 6, 7, 8, 9. Входы элемо тов И-НЕ 4,6,8 соединены с выходами соответствующих-элементов И-НЕ 5,7,9. Кроме того., в.ходы элементов Н-НЕ 4, 5, 6,7,8., 9 соединены с управляющей щиной 10. Входы элементов И-НЕ 5, 7, 9 соединены с выходами соответствующих элементов неравнозначности 11, 12, 13. Входы элементов неравнозначности 12, 13 соединены с выходами соответствующих формирователей одновременного переноса 14, 15. Выходы триггера полусуммы 16 соединены со входами элемента неравнозначности 11, со входами соответствующих формирователей одновременного переноса 14, 15 и щиной переноса 17. Выход триггера переноса 18 соединен с входами формирователей одновременного переноса 14, 15 и щиной переноса 19. Выход триггера полусуммы 20 соединен со входом элемента неравнозначности 12, кроме того выход триггера полусуммы. 20 соединен со входом формирователя одновременного переноса 15 и щиной переноса 21. Выход триггера переноса 22 соединен со входом формирователя одновременного переноса 15 и шиной переноса 23. Выходы триггера полусуммы 24 соединены со входами элемента неравнозначности 13 и щиной переноса 25. Выход триггера переноса 26 соединен с щиной переноса 27. Шина переноса из старщего разряда 28 соединена со входом элемен та неравнозначности 11 и входа.ми соответствующих формирователей одновременного переноса 14, 15. Входы триггера r:o.i, ,, .мы )6 и триггера переноса 18 соединены с выходом соответствующих элементов И-НЕ 29, 5 30, 31, 32. В.ходы триггера полусуммы 20 и триггера переноса 22 соединены с выходами соответствующих элементов И-НЕ 33,34,35, 36. Входы триггера полусуммы 24 и триггера переноса 26 соединены с выходами соответствующих элементов И-НЕ, 37, 38,39, 40. Выходы триггера суммы 1 соединены со входами элементов И-НЕ 29,30, 31, 32. Выходы триггера сум.мы 2 соединены со входами элементов И-НЕ 33, 34, 35, 36. Выходы триггера суммы 3 соединены со входами 5 элементов И-НЕ 37, 38, 39, 40.

Выходы элементов НЕ 41, 42, 43 соединены со входами соответствующих элементов И-НЕ 29,31,33,35,37, 39, а входы элемрнтов НЕ 41,42, 43 соединены со входами соответствующих элементов И-НЕ 30, 32, 34, 36,38,40. Управляющая шина 44 соединена со входами элементов И-НЕ 29-40.

Работу устройства разберем i-ta примере третьего разряда. Число в двоично.м коде

5 поступает на входы элементов И-НЕ 38, 40 и через инвертор 43 па входы элементов И-НЕ 37, 39. На вторые входы элементов И-НЕ 37, 38 поступает сигнал с нулевого выхода триггера су.ммы 3. На втор.ые входы элс.чентов И-НЕ 39, 40 поступает сигнал с

0 единичного выхода триггера суммы 3. Прк поступлении положительного и f.f пульсного сигнала по управляющей щине 44 на третьи входы элементов И-НЕ 37-40 срабатывает один из четырех элементов, па входах которого в этот момент будут присутствовать tice положительные сигналы. При это.м возможна одна из четырех ко.мбинаций, возникающая при сложении двух одноразрядных двоичных кодов. Нри сложении двух единиц включается элемент И-НЕ 40 и устапавливает триггер полусумпы 24 в состояние нуля, а триггер переноса 26 R - пстояние единицы. При комбинациях единица-ноль включается один из элементов И-НЕ 38, 39 и устанавливает триггер полусуммы 24 в состояние единицы, а триггер переноса 26

в состояние нуля. При нулевой комбинации оба триггера 24, 26 устанавливаются в нулевое состояние. Носле первого сложения, в рассматривае.мом разряде, на входы формирователя одновременного переноса 15 по

Q шинам переноса 17, 19, 21, 23 будут поступать единичные и нулевые уровни с единичных выходов триггеров полусуммы 16, 20, с триггеров переноса 18, 22 предыдущих разрядов и по щине переноса 28 - со старщего разряда регистра. В результате на выходе формирователя 15 будет сформирован сигнал переноса, который поступает на прямой II инверсный входы элемента nepaisHoзначности 13, на другие входы которого поступают уровни с триггера полусуммы 24. При наличии единицы на выходе формирователя переноса 15 и нуля на единичном выходе триггера полусуммы 24, а также единицы на выходе триггера полусуммы 24 и нуля на выходе формирователя переноса 15 на выходе элемента неравнозначности 13 получается единичный сигнал, при комбинациях двух единиц или двух нулей на выходе элемента неравнозначности устанавливается нулевой сигнал. С приходом положительного импульса по управляющей, шине 10 триггер суммы 3 через элементы И-НЕ 8, 9 устанавливается в положение, соответствующее сигналу на выходе элемента неравнозначности 13, которое сохраняется до следующего цикла сложения, определяющее поступление управляющих импульсов по шинам44, 10. Применение данного накапливающего сумматора в узлах вычислительной техники значительно сокращает время выполнения операций и повышает надежность работы. Упрощение схемы и сокращение числа элементов снижает стоимость устройства, габариты и вес, а также приводит к упрощению схемы управления накапливающим регистром. Это позволяет использовать устройство не только в вычислительной технике, а при построении различных автоматических систем и устройств контроля, где требуется производить суммирование двоичных кодов. Формула изобретения Накапливающий сумматор, содержапдий в каждом разряде триггер суммы, триггер полусуммы, триггер переноса, элемент «НЕ и элементы И-НЕ, причем нулевой выход триггера суммы подключен к .первым входам первого и второго элементов И-НЕ, а единичный выход триггера суммы - к, первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ, вторые входы второго и четвертого элементов И-НЕ подключены ко входу соответствующего разряда сумматора, который через элемент НЕ, подключен ко вторым входам первого и третьего элементов И-НЕ, нулевой вход триггера полусуммы подключен к выходам первого и четвертого элементов И-НЕ, а единичный вход - к выходам второго и третьего элементов И-НЕ, ,чу.1евой вход триггера переноса подключен к выходам первого, второго и третьего элементов И-НЕ, а единичный вход - к выходу четвертого элемента И-НЕ, третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены к первой управляющей шине, отличающийся тем, что, с целью повы.щения быстродействия сумматора, в каждый разряд его введены формирователь одновременного переноса, элемент неравнозначности и два дополнительных элемента И-НЕ, причем входы формирователя одновременного переноса подключены к единичным выходам триггеров полусуммы и переноса предыдущих разрядов и триггеров переноса старщего разряда, входы элемента неравнозначности подключены к выходу формирователя одновременного переноса и единичному выходу триггера полусуммы, а выход элемента неравнозначности - к первому входу первого дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен к единичному входу триггера суммы и первом входу второго дополнительного эле.мента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера суммы, управляющие входы формирователей одновременного переноса всех разрядов подключены ко второй управляющей шине, а вторые входы дополнительных элементов И-НЕ к третьей управляющей шине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР 362295, кл. G 06 Р 7/38, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР Ко 375645, кл. G 06 F 7/385, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР № 242497, кл. G 06 F 7/42, 1967.