Комбинационный двоичный сумматор Советский патент 1982 года по МПК G06F7/50 

(54) КОМБИНАЦИОННЫЙДВОИЧНЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к арифметическим устройствам ЭВМ.,

Известен комбинационный- сумматор двоичных чисел, содержащий блоки формирований суммы и генерирования переносов tl 3..

Недостатком такого сугплатора яв- 10 ляется недостаточное быстродействие.

Известен комбинационный, сумматор двоичных чисел, содержащий блоки формирования суммы и генерирования переносов. Для повышения быстродейст- j рия в сумматор введен блок предварительнйго просмотра и блок межгруппового переноса Г2.

Однако введенные блоки сложны, и время прохождения сигнала по цепям 20 переноса достаточно большое.

Наиболее близким к изобретению является комбинационный двоичный сумматор, который содержит m группi причем каждая группа сумматора содер- 25 жит п блоков формирования сигналов возникновения и запрета переносов, блок формирования внутрягрУпповых переносов, п блоков формирования суммы, а также блок формирования меж д групповых переносов 31 .

Недостаток этого сумматора - малое быстродействие из-за большой задержки формирования сигналов межгруп пового .переноса, которые получаются после формирования сигналов внутригрупповых переносов, и большого числа каскадов в схеме межгруппового переноса

Цель изобретения - повышение быстродействия комбинационного двоичного сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в комбинационном двоичном сумматоре, содержащем m групп, причем каждая группа сумматора содержит п блоков формирования сигналов возникновения и запрета переносов, блок формирования внутригрупповых переносов, л блоков формирования суммы, а также блок формирования межгрупповых переносов, причем входы блоков формирования сигналов возникновения и запрета-переноса соединены с входными.шинами слагаемых сумматора, а выходы этих блоков поразрядно соединены с входами соответствующих блоков формирования суммы и с входами блока формирования внутригрупповых переносов данной группы, выходы блоков формирования суммы соединены с соответствующими выходными шинами суммы сумматора, выходы каждого блока формирования внутригрупповых переносов соединены с входами .переноса блоков формирования суммы данной группы, начиная со второго, входы переноса первых блоков формирования суммы групп, начиная со вто рой, -соединены с соответствующими выходами блока формирования межгруп повых переносов и входами переноса соответствующих блоков формирования внутригрупповых переносов, вход переноса первого блока формирования суммы первой группы соединен с входом переноса соответствующего блока формирования внутригрупповых переносов и с входной шиной переноса сумматора, блок формирования межгрупповых переносов содержит m груп по два каскада элементов НЕ, причем первый каскад образуют многовыходные элементы НЕ, входы многовыходных эле ментов НЕ с первого по п-й первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами возникновения переноса соответствующего блока форми рования сигналов возникновения и за прета переносов, входа многовыходных элементов НЕ с (iH-1 )-го по (2п) первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами элементов Мон тажное И с первого по п-й, входы первого элемента Монтажное И- соединены с выходами запрета переноса блоков формирования сигналов возник новения и запрета переноса данной группы, входы i-ro элемента Монтаж ное И (i 2,..., п) соединены с выходом возникновения переноса (i-l)-r блока формирования сигналов возникновения и запрета переносов и вьаход ми запрета переноса блоков формиров ния и запрета переноса с i-ro по п-й данной группы, вход (2п+1}-го многовыходного элемента НЕ п.ервого кас када каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединен с входной шиной переноса сумматора, входы (п+1)-го элемента Монтажное И каждой k-й группы блока формирования межгрупповых переносов (,... m) соединены с первыми выходами многовыходных элементов НЕ с (пч-1)-го по (2п+1)-й первого каскада этой группы, входы (rt+2)-ro элемента Мон тажное И k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с k-ми выходами многовыходнйх элементов НЕ с 1-го, по п-й всех групп с lr-й по k-1-ю (2п+2)-го первого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов входы (n+j+ 1)-го-элемента Монтажное И 1-й группы блока формирования межгрупповых переносов (2,... т; . J 2 ,. . , , 1J соединены с Г-ми выходами многовыходных элементов НЕ с (п+1)-го по (;2п+1)-й первого каскада (j-l)-й группы блока формирования межгрупповых переносов, и с 1-ми выходами многовыходных элементов НЕ с 1-го по п-й первого каскада с j-й по (2-1)-ю группы, выходы элементов Монтажное И с (п+1)-го по (п+ + +1)-й k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с входами элементов НЕ с первого по (k+l)-й второго каскада этой же группы, выходы которых соединены с входами Cn+k+2)-ro элемента Монтажное и, выход которого является выходом межгруппового переноса k-й группы блока формирования межгрупповых переносов. На чертеже представлена функциональная электрическая схема комбинационного двоичного сумматора с числом групп, не равным три, и числом разрядов в группе . Сумматор содержит ш групп по п разрядов в каждой. Каждая группа сумматора содержит п блоков 1 формирования сигналов возникновения и запрета переносов, п блоков 2 формирования суммы, блок 3 формирования внутригруппового переноса и блок 4 формирования межгруппового переноса, содержащий первый каскад из 2п+1 многовыходных элементов НЕ 5 и 6, второй каскад из k+1 элементов НЕ 7, где k - номер группы ( - mj. Входы блоков 1 соединены с входными шинами 8 и 9 слагаемых А и В, а выходы блоков 1 поразрядно соединены с входами соответствующих блоков 2 и с входами блока 3 данной группы, выходы блоков 2 соединены . с соответствующими выходными шина- ми 10 суммы S. Выходы.блока 3 каждой группы соединены с входами переноса блоков 2, начиная со второго, входы переноса первых блоков 2 каждой группы, начиная со второй, соединены с соответствующими выходами блока 4 формирования межгрупповых переносов и входами соответствующих блоков 3. Входпереноса первого блока 2 первой группы соединен с входом переноса соответствующего блока 3 и входной шиной 11 переноса сумматора. Входы элементов НЕ 5 первого каскада каждой группы соединены с выходами возникновения переносов G соответствующих блоков 1, входы многовыходных элементов НЕ каждой группы соединены с выходами элементов Монтажное И 12 первого каскада с 1-го по п-й соответствующей группы. Входы первого элемента Монтажное и 12 каждой группы соединены со всеми выходами запрета переносор блоков 1 данной группы. Входы i-го элемента Монтажное 1 12 (,...,п) соединены с выходом возникновения переноса (i-1)-го бло ка 3 и с выходами запрета переносов блоков 1 с i-ro по п-й данной группы. Вход (2п+1)-го многовыходного элемента НЕ 13 первого каскада кажд группы соединен с выходом возникновения переноса G п-го блока 1. вход (2п+2)-го многовыходного элемента НЕ 14 первого каскада первой группы соединен с входной шиной 11 переноса сумматора. Входы (п+1)-го элемента Монтажное и 15 каждой k-ой группы блока 4 (,...,т) соединен с первыми выходами многовыходных элементов НЕ 6 и 13 первого каскада ЭТОЙ группы. Входы (п+2)-го элемента Монтажное и 15 k-й группы блока 4 соединены с k-ми выходами многовыходных элементов НЕ 5 с первого по п-ый всех групп с. первой по (k-1)-ю и k-HM выходом многовыходного элемента НЕ 14 первого каскада цервой группы блока 4 Входы (n+j+ 1), элемента Монтажное и 15 -ой груп пы блока 4 (,...,т; j 2,...,) соединены с 2-ми выходами многовыходных элементов НЕ б с (п+1)-го по С2п+1)-й первого каскада (j-l)-ft группы блока 4 формирования межгруп повых, переносов и с 1-ми выходами многовыходных элементов. НЕ 5 с 1-г по п-й первого каскада групп с j-й по )-ю. Выходы элементов Монта ное И 15 с {п+1)-го по (n+k+l)-ft k-ой группы блока 6 соединены с вхо дами элементов НЕ 7 с первого, по (k+l)- второго, каскада этой же гру пы, выходы которых соединены с входами (h+k+2)-ro элемента Монтажное И. 16, выход которого является выходом межгруппового переноса k-й группы блока 4 (Су.) и соединен с вхо дом переноса следующей группы. Выход (пfk+2)-го элемента Монтажно И 16 т-й группы соединен с выходом 17 переноса сумматора (С). Сумматор работает следующим образом. По шинам слагаемьк на входы блоков 1 поступают разряды слагаемых Aj и Bj, где k - номер группы; j номер разряда в группе. Блоки 1 вырабатывают для каждого разряда бигналы возникновения и запрета переноса .согласно выражениям . - е Сигналы G| ИР- поступают на входы блоков 3 и 2, а также на входы элементов НЕ 5 первого каскада данной группы. Элементы НЕ 6 первого каскада кгикдой группы образуют сигНалы-.PnGn--,- .pVp-Pl.. .. .. Остальные элементы НЕ первого каскада вместе с элементами НЕ 7 каждой k-ой группы формируют сигналы межгрупповых переносов в (k+l)-yю группу Блоки 3 формируют сигналы переноса для каждого разряда сумматора .,GV+p;.p,G..... +pSp5.,-...-pi;c Блоки 2 образуют на выходных шинах значения суммы в калсдом разряде sj (pJ-GJ.) ® С. I В предлагаемом сумматоре сигналы межгруппового переноса с для любой группы формируются за время trv 2lj после образования функций и Pj . При одинаковых значениях задержек переключения элементов tj время tn оказывается в 1,5 - 2,0 раза меньше, чем в других известных схемах многоразрядных cyMiJsaTOpOB с ускоренным переносом. В результате время суммирования многоразрядных чисел уменьшается на 20 - 40%. Формула изобретения Комбинационный двоичный сумматор, содержащий m групп, причем каждая группа сумматора содержит ,п блоков формирования сигналов возникновения и запрета переносов, блок формирования внутригрупповых переносов, п блоков формирования суммл, а, также блок формирования межгрупповых переносов , причем входы блоков формирования сигналов возникновения и запрэта переноса соединены с входными, шинами слагаемых сумматора, а выходы этих блоков поразрядно соединены с входами соответствующих блоков формирования СУММЫ и с входами блока формирования внутригрупповых переносов данной группы, выходы блоков формирования суммы соединены с соответствующими выходными шинами суммы сумматора, выходы каждого блока формирования внутригрупповых переносов соединены с входами переноса блоков формирования суммы данной группы, начиная со второго, входы переноса первых блоков формирования суммы групп, начиная со второй, соединены с соответствующими выходами блока формирования межгрупповых переносов и входами переноса соответствующих блоков формирования внутригрупповых переносов, вход переноса первого блока формирования суммы первой 1руппы соединен с входом переноса соответствующего блока формирования внутригрупповых переносов и с входной шиной переноса сумматора, отличающийся Тем, что, с целью повьошения быстродействи сумматора, блок формирования межгрупповых переносов содержит m групп по два каскада элементов НЕ, причем первый каскад образуют много.выходные элементы НЕ, входы многовыходных элементов НЕ с первого по п-й первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с выходами возникновения переноса соответствующего блока формирования сигналов возникновения и .запрета переносов, входы многовыходных элементов НЕ с (п+1)-го по (2п) первого каскада каждой группы блока формирование межгрупповых переносов соединены с выходами элементов Монтажное И с первого по п-й, .входы первого элемента Монтажное И соединены с выходами запрета переноса блоков формирования сигналов возникновения и запрета переноса данной группы, входы i-го элемента Монтажное и (,...,n) соединены с выходом возникновения переноса (l-l)-r блока формирования сигналов возникновения и запрета переносов и выходами запрета переноса блоков формирования и запрета переноса с А-го по п-й данной группы, вход (2п+)-го многовыходного элемента НЕ первого каскада каждой группы блока формирования межгрупповых переносов соединен с выходом возникновения переноса п-го блока формирования и запрета переноса данной группы, вход (2п+ +2)-го многовыходного элемента НЕ первого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов соединен с входной шиной переноса

сумматора, входы (п+1)-го элемента Монтажное И каждой k-й группы блока формирования межгрупповых переносов (,.../ni) соединены с первыми выходами многовыходных элементов НЕ с (п+1)-го по (2п+1)-й первого каскада этой группы, входы (п+2)го элемента Монтажное И k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с k-ми выходами многовыходных элементов НЕ с первого по п-й всех групп с первой по k-1 (2п+2)-го первого каскада первой группы блока формирования межгрупповых переносов, входы (n+j+l)-ro элемента Монтажное И t-й, группы блока формирования межгрупповых переносов (,...,т ,...,) соединены с Е-МЙ выходами многовыходных элементов НЕ с (п+1)-го по (2п+1)-й первого каскада (j-l)-fl группы блока формирования межгрупповых переносов и с Е-МИ выходами многовыходных элементов НЕ с первого по п-й первого каскада с J-й по (t-l)-ib группы, выходы элементов Монтажное И с (п+1)по {n+k+l)-ft k-й группы блока формирования межгрупповых переносов соединены с входами элементов НЕ с первого no(k+l)-ft второго каскада этой же группы, выходы которых соединены с входами ( элемента Монтажное И, выход которого является выходом межгруппового переноса k-й группы блока формирования межгрупповых переносов.

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

1; Патент ОНА 3993891, кл. 235-175, опублик. 1976,

:5ИЗ-

gfl-

--f

.

«е

€

;Л

Si,

. ««1C

е

та

чг «йС

t

п

3й

Rs