Комбинационный двоичный сумматор Советский патент 1979 года по МПК H03K23/00 G11C11/14 

Принципиальная схема предлагаемого комбинационного двоичного сумматора изображена на чертеже. Комбинационный двоичный сумматор содержит магнитоодноосную пленку А с цилиндрическими магнитными доменами Б, на поверХ ности которой расположены логические элементы и - исключающее ИЛИ В, динамические ловуигки Г и аннигиляторы ЦМД Д, выполненные из пермаллоевых аппликаций. Цифрами 1, 2, 3, 3, 4, 4 обозначен канал ввода i-ro разряда второго операнда и (i+l)-ro разряда первого операнда в i-тый разряд сумматора. Цифрами l, 2, З, 4 обозначены канал ввода (-гораз55яда первого операнда и канал вывода результата поразрядного суммирования по mod 2 с предыдущего, (i-1)-го разряда сумматора. Цифрами 2, 3, 3, 4, 5, .6 обозначены элементы динамической лову1ик1я Т7 ми s, б, 7 обозначен канал вывода резуль 11Га шШ: радного суммирования по mod 2 „ . 1-го разряда сумматора. Цифрами э , о , / , обозначен канал вывода лишних доменов в аннигилятор ЦМД Д. На первом выходе логического элемента в позиции 7 реализуется функция Неравнозначноср, а на втором и третьем в позициях 4 и 6, соответственно, - функция и. Работа предлагаемого комбинационного двоичного сумматьра протекает следующим об разом. По параллельным входным каналам Xt/Yixi; УгХз;..;-, VH-X M;-- УПИ«п в сумматор поступает первый операнд, с задержкой на 1 такт по параллельным входным каналам Vixj; VjXj;...; ,...; у„. х„; у„ в сумматор поступает второй операнд, причем старшие разряды первого и второго операндов ШСтуНаюг, соответственно, по каналам Xj и ViXj. За два такта с момента поступления первого операнда на входа сумматора оба ШШШйх шодатСй разряд к разряду на расстояние, достаточное для взаимодействия ЦМД в одаоименныхразрядах. В течение первого такта в результате взаимодействия доменов на месте первого операнда остается результат поразрядного суммирования операндов по mod 2, но сдвинутый на один разряд в сторон КОтадшйх разрядов по отношению к начальному положению второго операнда, от которого кзтому времени в динамическихловушках Г остаются только переносы в старшие .разряды. В течение второго такта сложения результат первого поразрядного суммирования по mod взаимодействуя с ЦМД переносов на выходах динамических ловушек, образует результат второго cyMNfflpOBamw по mod 2, который пр 3t6w сдвигается еЩё на один разряд в сторон Шадщих разрядов по Отношению К начальном положению второго операнда, от которого к этому моменту времени остаются переносы в старшие разряды, образующиеся в результате зтого суммирования по mod 2, и так далее до момента времени, когда в динамических ловушках не останется ЦМД-переносов, что говорит об окончании процесса сложения. Цроцесс образования результата сложения и переноса в старший разряд рассмотрим более подробно на примере i-ых разрядов операндов. В момент времени, когда ЦМД, соответствуюпщй i-му разряду второго операнда, поступает на вход i-ro разряда сумматора (позиция I), ЦМД, сЬотбетствуЮПдай i-му разряду nqjвого операнда, поступает в позишш 1 на Н-аштикации. Отслеживай полюса аппликаций, B03HHi кающие под действием вращаияцегося магнитКого поля управления, вышеупомянутые ЦМД перемещаются по траекториям i-2-3-3 и 1-2-3, Соответственна, и достягают позиадсй 4 и 4, на которых за счет взаялшого отталкйвания переходят на полюса 5 динамической ловуижи и 5 Н-айШГйкапЙй, собиветствеино, 1югйизуя1гемсамь1М Перенос в старший разряд и ноль на вь1ходе i-ro разряда сумматора, так как ЦМД из позиции 5 поступают к аннигиjMTOpy дсййенЫ Д. слй в одном из двух t-тых разрядов операндов ЦМД отсутствует, то присутствующий в i-TOM разряде другого операнда ЦМД, не испытывая отталкивающего воздействия, из позишш 4 (или 4) через четверть такта поступит в позицию 5 , откуда через Половину периода пбяшгся на выходе i-ro разряда сумматора в позиции 7 , реалйз я тем единицу на шдходе этого разряда. Спучай с двумя нулями в ьтых разрядах операндов тривиален и поэтому не рассматривается. , ,, Младший разряд суммы операндов йоявляется н выходе сумматора 2 два с йОловиной такта ййслейостутпгеййя первого операнда на егЪ йхЬды, а старший разряд - еще через п тактов. Один такт также необходим для вьгеода из сумматора возможного переполнения ста ршего разряда. Итого при прерывном режиме работь быстродействие сумматора при сложейии п-рйзрядйых операндов составляет (п+3,5) такта. Если же сумматор работает в синхронном режиме, то есть опершзды на Входы сул/ йагора поступают через каждые (n-t-l) taктoв пocлe поступления первых операндов, to быстродействие схемы возрастает до (п+Д) такта на операщ|ю. Таким образом, йоставлейная цель повышения быстродействия сумматора вьпкишяется. Выигрыш в быстродействий предлагаемого устройства ito сравнению с извесйшм 12 при прерьшном режиме

работы составляет 2,5 такта, а в синхронно м j режиме работы - 5 тактов на операцию.

Формула изобретения

Комбииационный двоичный сумматор, содержащий в каждомразряде логический элемент И - исключающее ИЛИ, динамическую ловушку и аннигиляюр цилиндрических магнитных доменов, выполненные из лермаллоелых аппликаций и расположенные на поверхности мапштоодноосной пленки с цилиндрическими магнитными доменами, отличающийся тем, тто, с целью повышения быстродействия, первый вход каждого логического элемента И - исключающее ИЛИ, кроме

первого, соединен с первым выходом предыдущего логического элемента И исключающее ИЛИ, вторые вход и выход каждого логического элемента И - исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходом и входом соответствующей динамической ловушки, а третий выход каждого логического элемента И - исключающее ИЛИ соединен с аннигилятором цилиндрических магнитных доменов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Абрамов В. В., Розенталь Ю. Д. Возможности построения сумматоров на ЦМД. Труды ИНЭУМ, вып. 44, 1974, с. 17. .

2.Авторское свидетельство №520623, кл. G И С 19/00, 28.12.73.