Комбинационный двоичный сумматор Советский патент 1980 года по МПК H03K23/00 G11C11/14 

(54) КОМБИНАЦИОННЫЙ ДВОИЧНЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к област-и авто матики и вычислительной техники и може быть использовано при построении уст- . ройств переработки дискретной информаци на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Известны комбинационные двоичные сумматоры (КДС), содержащие магнитно одноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены логические элементы (ЛЭ) на пермаллоевых аппликациях. Один из известных КДС содержит пленку с ЦМД, на которой расположены ЛЭ И-исключающее ИЛИ, генераторы и аннигиляторы ЦМД l . Недостатком этого КДС является его низкое быстродействие. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является КДС, содержащий магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены два логических элемента И-исключающее ИЛИ, с двумя входами я тремя выходами, динамическая ловушку и аннигиляторы доменов 2j. Недостатками известного сумматора яв;1яются недостаточно высокое быстродействие вследствие разбросанности его схемы, являющейся доменным воплощением классической структуры одноразрядного сумматора, построенного на двух полусумматорах, которое при сложении И -разрядных операторов составляет (п +5) тактов (тагст-время необходимое для одного оборота вращаюшегося в плоскости доменосодержащего слоя вектора Ну магнитного поля), а также отсутствие контроля за правильностью функционирования сумматора. Целью изобретения является увеличение быстродействия и надежности КДС. Поставленная цель достигается тем, что КДС, содержащий магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены аннигиляторы ЦМД н логические элементы И-исключающее ИЛИ , функциональный выход Исключающее ИЛИ

nepBoiX) из которых соединен с одним из входов второго логкп еского элемента И-исйлючаЮ1цее ИЛИ, содержитэлемент считывания 11МД и третийлогический эл.вмент И-искпючающее ИЛИ, первыми и второй входы которого соединены соответствешю с первыми выходами первого и второго логических элементов Иисключающее ИЛИ, первый вход второ1 о логического элемента И-исключающее ИЛИ, соединен с третьим выходом третьего логического элемента И-искл 0 чающее , первый выход которого соединен с аннигилятором НМД и магинтосвязан с элементом считывания ЦМД, а . вторые выходы логических элементов И-исключающее ИЛИ соедике51ы с аннигиляторами ЦМД.

На чертеже иаобралсена принцзшналзэная схема предлагаемого сумматора.

Он содержит магпитоодноосную пленку I с ШМД Ц , на поверхности которой расположены анниглпяторы ЦМД Ht , логические элементы И-исзшючаюшее ИЛИ Л с двумя входами и тремя BI,Jходами и элемент считывания ЦМД Y

Цифрами 1-12 обозначены поз1щни, занимаемые ЦМД во .время их продвижения в КДС.

Работа предложенного УДС протекает следующим образом,

: На входь сумматора в позиш и 1 и 1 первого ЛЭ Р исключающее ИЛИ из регистров слагаемых X и У последовательно поступают разряд за , начиная с младших, операнды. Момент пос ту-пления одноименных разрядов в позиции 1 и 1 будем считать началом отсчета времени при описании работы НДС. Через 0,25 такта одноименные разряцьс операндов сблгисаются на расстояние, достаточное для возни.кновеиия сил магнитостати 1еского отталкивания между ЦМД в них. (по. 2 и 2 ) В результате такого взаимодействия через О,5 такта на первом и втором выходах первого ЛЭ в позициях З и 3 соответственно появисясигнал конъюШшии содержимого paapjiдов X-J, У , а а третьем .выходе - сигна полусумм.ы X; У; V Х; У; который через 0,7 5 такта поступит на второй вход второго ЛЭ (позиция 4} но каналу 3-4. Сигнал конъюнкции со второго выхода первого ЛЭ по каналу з 4 -S-6 поступает в аннигилятор доменов Ш , а с первого выхода первого ЛЭ через такт на первый вход третьего ЛЭ (иоаидия 5 ) по каналу 5, с третьего выХОДИ которого (позиция 6 ) через 1,25 такта снимается сигнал переноса в следующий, более старший, paspsm .Р „ Сиг нал полусуммы поступивший на второй

вход второго ЛЭ в позицию 4, взаимодействует с сигнагюм переноса от сложения предыдущих разрядов операндов Pj , постуз И.вшим к этому вр)емени по каналу 6„7-8 на первый вход второго ЛЭ в позицию 8. Результатом такого взаимодействия будут: сигнал суммы Sj , появившийся через такт на третьем второго ЛЭ (позиция S)s к стенал кo гьюншш полусуммы и преды.о.ущего переноса

( Х- V Х| У;) Р;., , ПОЯВ.1:1ВШИЙСЯ ОЯ

повременно на втором и первом выходах .второго ЛЭ, причем псс. сигнал поступит на В1орой вход третьего ЛЭ (поанция 9 ), где участвует в образовании сигнала переноса Р(

3 более старший

..-.

v

7 - в акниги- разряд, а по каналу лятор доменов Hi .

.Необходимо отметить, что в соответствии с логикой работы схемЕл сумматора третий ЛЭ И-иск.пючаюшее ИЛИ выполняет функцию обрааоваггйя переноса в более старший разряд Р; Х; У; (X; Ц V Xj У У ;$ {ХрУ| VXiVi),., и, потому, как следует из приведсиной зависимости, для всех S., l| выра кения vi ( Xj У| V V X; Vj ) одновременно не могут быть ра.оны единице, Этс гог.орит о том, что сигнал единицы может поступать только на один из входов третьего ЛЭ„ Появление даух единиц па его .входах снгнализ1фует о сбое в работе схемы,

-1аибол.е;е часто встречающимся отказом, при.вод.яш.им к одновременному появлению двух единиц н,а входах третьего. ЛЭ. является выро шение первого ЛЭ И-исключаюшее в ЛЭ И-ИЛИ вследс;твпе воздействия дестабилизирующих факторов, В спутав два ЦМД поступившие на его .входы в позиции 1 и 1 ,

появятся через 0,5 такта на функциональных выходах И з ) и Исключающее (позиция 3), откуда поступают соответс-гвенло через 0,5 такта на первый вход третьего ЛЭ и через 0,25

такта .иа второй вход второго ЛЭ, Если на перв.ый вход второго ЛЭ (позиция 8 ) к этому времени приходит ЦМД переноса Р, то последний, отталкиваясь от Ц. находящегося в позиции 4. вместо пози5 ци.и 5 поступит на второй вход третьего ЛЭ (позиция 9 ),

Два домепа иа входах третьего ЛЭ могут одновременно появ.нться также в случае отказа второго ЛЭ И-исключающе ИЛИ, заключающимся в том, что ЦМД переноса Р, поступающий на его первый вход (позиция 8 ), не появляется на выходе сумматора (позиция 5), а циркулирует по замкнутому контуру, образо ванному полюсами б -7 -8 -9 аппликаций до тех пор, пока на первый вход третьего ЛЭ не поступит ЦМД-перенос с первого выхода первого ЛЭ. В обоих случаях в результате магнито статического отталкивания домены из позиций 5 и 9 перейдут соответственно на полюса б ц 10 аппликаций, откуда по каналам б -7 и 1(/ -J.i -12 поступят в ашгагшшторы доменов Ж , причем ЦМД, продвигающийся по каналу -7 , пройдет под элементом считывания Jf доменов, с выхода которого в этом случае снимается сигнал о сбое в работе сумматора. Из приведенного описания работы схем КДС следует, что для сложения младших разрядов операндов требуется , каждый следующий разряд суммы появляется на выходе сумматора с интервалам в 1 такт, один такт необходим для вывода возможного переполнения КДС составляет (П -f 1) такта при сложении м -разряд ный операндов, что превосходит ,анал6гичный показатель сумматора-прототипа-(П45) тактов. Формула изоб.ретения Комбинационный двоичный сумматор, содержащий магнитоодноосную нленгсу с цилтщрическнми -логинтными доменами, на поверхности которой расположены аннигиляторы цилиндрических магнитных цоменов и логические элементы И-исключающее ИЛИ, функциональн1яй выход Исключающее ИЛИ первого из которых соединен с одним из входов второго логического элемента И-исключающее ИЛИ отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и надежности сумматора, он содержит элемент считывания цилиндрических магнитных доменов и третий логический элемент И-исключающее ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первыми выходами первого и второго логических элементов И-исключающее ИЛИ, первый вход второго логического элемента И-исключающее ИЛИ соединен с третьим выходом третьего логического элемента И-исключающее ИЛИ, первый выход которого соединен с аннигилятором циливдрических магнитных доменов и магнитосвязан с элементом считывания цилиндрических магнитных доч-генов, а вторые выходы логических элементов И-исключающее ИЛИ соединены с аннигиляторами цилиндрических магнитных доменов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Труды ИНЭУМ, вып. 14, 1974,с. 17. 2.Авторское св1щетельство СССР № 52О62-3, кя. е 11 С 19/00, 1973 (прототип).