Сумматор со сквозным переносом Советский патент 1979 года по МПК G06F7/385 G06F11/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено при разработке арифметических устройств, контроль которых организован по четности, а используемые сумматоры образуют разрядные переносы сквозным (последовательным) способом. Известны сумматоры со сквозным пе реносом с организацией контроля по четности, содержащие в каждом разряде узел образования переноса из данного разряда и узел формирования суммы с функциональной зависимостью от переноса, входы которого соединен с выходами узлов образования перенос из данного и предыдущего разрядов 1 и (.Хотя данные сумматоры и по воляют обнаруживать все ошибки, вызываемые одиночной неисправностью, при организации их контроля по чётности, однако они требуют для своей реализации большого объема об.орудования, а следовательно, имеют пониженную надежность.. В качестве прототипа выбран сумматор со сквозным переносом, содержа щий в каждом разряде элементы И и ИЛ которых соединены с шинами значений разрядных слагаемых, узел образования переноса из данного разряда, входа которого соединены с выходами элементов И и vИЛИ, а также с шиной значения переноса из предыдущего разряда, узел формирования суммы, входы которого соединены с выходом элемента ИЛИ, с шиной значения переноса из предыдущего разряда,а также с выходом инверсного значения переноса узла образования переноса из данного разряда 3. Недостатком такого сумматора является невозможность обнаружения всех а11ибок«у вызываемых одиночной неисправностью сумматора при организации его контроля по четности, то есть низкая функциональная надежность. Действительно, разрядные суммы формируются в таком сумматоре в соответствии с выражением (hCn. где ,,,4Ъ„функции соответственно генерации и транзита переноса,формируемые первым элементом И и элементом ИЛИ; tt n - разрядные слагаемые п-го разряда сумматора; С - перенос из пред лдутего разряда . - пареное из данного разряда. Значение булевых разностей и их произведений имеют вид: ч t.. -- : 2- л dSt, а(йи-,.,нус.-). d(%c.,..j .,( lilL .-ю,т.с„.-.д,.с,.) ас,„ - ,.,.T,-, asy, dCft,C.,.,Q,u,, ./C.,,., dC, dSj, .. l h;55ii,Q.c dG;ac - nC. .ат„ « Анализ значений приведенных бул разностей позволяет сделать следую щие ВЫВОДЫ а) ошибка в образовании С, выз ванная неисправностью схемы образо вания переноса из п-го разряда, не будет обнаружена контролем пи четн ти, если: С(,Ъц-С„ О или Ч, t)„C,.; б) ошибка в образовании Q, выз ная неисправностью схемы формирова ния функции генерации переноса, не будет-обнаружена контролем по четности, если: q -Ьц-О. Целью изобретения является обна ружение всех сяиибок, вызываемых од ночной неисправностью сумматора, п контроле его работы по четности, т.е. повышение его функциональной надежности (вероятности получения достоверных результатов). Поставленная цель достигается тем, что сумматор содержит в кажд разряде второй элемент И, входы к торого соединены с шинами значени разрядных слагаемых, а выход соед нен с дополнительным входом узла формирования суммы, третий элемен И, входы которого соединены с выходох второго элемента И и с выхо дом инверсного значения переноса узла образования переноса из данн го разряда, четвертый элемент И, первый вход которого через элемен НЕ соединен с выходом элемента ИЛ второй вход соединен с выходом пр значения переноса узла образовая переноса из данного разряда, выоды третьего и четвертого элемента соединены с ишной сигнализации сбоя умматора. На чертеже приведена схема предагаемого сумматора (для определености рассмотрен п-й разряд). Сумматор содержит элементы 1 И 2 ИЛИ для формирования соответтвенно функций генерации и транзиа переноса, входы которых соединеы с шинами 3 значений разрядных лагаемых, узел 4 образования переоса из данного разряда, входы коорого соединены с выходами элеменов 1 И и 2 ИЛИ, а также с шиной значения переноса из предыдущего азряда,, узел 6 формирования суммы, ходы которого соединены с выходом лемента 2 ИЛИ, с шиной 5 значения ереноса из предыдущего разряда, а акже с выходом 7 инверсного значения переноса, узла 4 образования переноса из данного разряда, второй элемент 8 И для .дублирования функции генерации переноса, входы которого соединены с шинами 3 значений разрядных слагаемых, а выход соединен с дополнительным входом узла 6 формирования суммы, третий элемент 9 и, входы которого соединены с выходом элемента 8 И и с выходом 7 инверсного значения переноса узла 4 образования переноса из данного разряда, четвертый элемент 10 И, первый вход которого через элемент 11 НЕ соединен с выходом элемента 2 ИЛИ, а второй вход соединен с выходом 12 прямого значения переноса узла 4 образования переноса из разряда, выходы элементов 9,10 И соединены с шиной сигнализации 13 сбоя сумматора. Сумматор работает следующим образом. Рассмотрим обнаружение ошибок в работе сумматора, вызываемых одиночной неисправностью элементов 1,8 И, 2 ИЛИ и узлов 4,6 образования переноса и формирования суммы, . так- как только они могут повлиять на правильность формирования суммы (результата) . Пусть ошибка в формировании суммы вызвана неисправностью узла 6 или элемента 8 И. Но тогда она будет всегда обнаружена контролем по четности, так как неисправность узла 6 или элемента 8 И может привести к возникновению оиибки только в п-ом разряде сукмы. Пусть возникла ошибка в сумме из-за неисправности элемента 2 ИЛИъ Выше было показано, что если ошибка в ФОР мировании функции Т„ вызывает ошибку в переносе, то она в обязательном порядке вызовет сшибку и в формировании 3„ . Но тогда, общее число ошибок в разрядах суммы и переноса будет нечетно, например, ошибки в С„, SH, 8„4.ц или Crt/ 8„, С , т.д. В заключение рассмотрим случай, когда ошибка в вызвана неисправностью элемента 1 И или узла 4 Ранее было показано, что во всех случаях, кроме av;-bn-С„ о и 0y, bv,Cи- 1 ошибка в С„ обяза тельно вызывает ошибки в S и S разрядных суммах, что обнаруживаетс контролем по четности. В случае же, когда ,l и возникла ошибка в формировании С„ переноса, то она будет выделена элементом 9 И, если жec(,-b,-c,. О, то она будет выделе элементом 10 И. Итак, в данном сумматоре, любая ошибка, вызываемая одиночной неиспр ностью, будет обнаружена контролем четности. Следует особо отметить, что надежность сумматора (вероятнос безотказной работы) при этом практи чески осталась неизмененной. Общий объем введенного дополнительно оборудования невелик (три двухвходовых элемента И и один элемент НЕ). Формула изобретения Сумматор со сквозным переносом, содержащий в каждом разряде элементы И и ИЛИ, входы которых соединены с шинами значений разрядных слагаемых, узел образования переноса из данного разряда, входы которого соединены с выходами элементов И и ИЛИ,а также с шиной значения перено из предыдущего разряда, узел формирования суммы, входы которого соединены с выходом элемента ИЛИ, с шиной значения переноса из предыдущего разряда, а также с выходом инверсного значения переноса узла образования переноса из данного разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, сумматор содержит в каждом разряде дторой элемент И, входы которого соединены с шинами значений разрядных слагае сах, а выход соединен с дополнительным входом узла формирования / сумуы, третий элемент И, входы которого соединены с выходом второго элемента И и с выходом инверсного значения переноса узла образования переноса из данного разряда, четвертый элемент И, первый вход которого через элемент НЕ соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход соединен с вь ходом прямого значения переноса узла образования переноса из данного разряда, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с шиной сигнализации сбоя сумматора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Селлёрс Р. Методы обнаружения ошибок в работе ЭЦВМ, М.,Мир 1972, с.127-130. 2.Авторское свидетельство СССР 397909, кл. G 06 F 7/50, 1971. 3.Карцев М.А. Арифметика цифровых машин. М., Наука , 1969, с.152 (прототип) .