Параллельный сумматор с контролем по четности

Патент 739535

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >739535

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 вЂ” 1! .н,;, ) ..IOt ! (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)М. Кл.2 (22) Заявлено180477 (21) 2475859/18-24 с присоединением заявки М

G F 11/00

G F 7/385

Государственный комитет

СССР по делам изобретениИ н, открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050680, Бюллетень Мо21 (5З) Уд 681.3 (088. 8) Дата опубликования описания 0506.80 (72) Авторы изобретения

Б. Г. Лысиков и A.A. Шостак

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ПАРАЛЛЕЛЬНЬтй СУММАТОР С КОНТРОЛЕМ

ПО ЧЕТНОСТИ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено при разработке быстродействующих арифметических устройств, контроль которых организован по четности, а используемые сумматоры образуют разрядные переносы параллельно-последовательным, параллельно-параллельным либо параллельным способами.

Известен параллельный сумматор с контролем по четности, содержащий в каждом разряде схему суммы,, схему образования параллельного переноса из данного разряда, схему образования сквозного дублирующего переноса, схему сравнения, параллель-.ного .и .сквозного дублирующего переносов, схему формирования четностй суммы, схему непосредственного предсказания четности суммы,. входы которой соединены с выходами схем образования параллельного переноса из всех разрядов, кроме старшего, а также с шинами значений четностей слагаемых и входного переноса сумматора, схему сравнения формируемой и непосредственно предскаэываемой четностей сумм (1).

Основным недостатком такого сум- матора является влияние схемы контроля íà временной цикл сумматора, так как непосредственно предскаэы-, ва6мая четность суммы получается .позже, чем сам результат (сумма), что.приводит к увеличению цикла суммирования. Это нежелательно для высокоскоростных сумматоров.

Наиболее близким по технической сущности к данному сумматору является параллельный сумматор с контролем по четности, содержащий первый блок сравнения, блок предсказания четности, блок формирования четности суммы, а каждый разряд сумматора, кроме старшего разряда, содержит блок формирования параллельного переноса, элемент И, элемент

ИЛИ, блок формирования поразрядной суммы, старший разряд сумматора содержит блок формирования параллельного переноса, элемент И и элемент ЙЛИ, причем первые выходы блоков формирования поразрядной суммы всех разрядов, кроме старшего, соединены соответственно с первым, вторым и . третьим входами блока предсказания четности, четвертый и пятый входы блока предсказания точности являют739535 ся соответственно первым и вторым входами сумматора, вторые выходы блоков формирования поразрядной сум. мы всех разрядов, кроме старшего, соединены соответственно с первЫм, вторым и третьим входами блока формирования четности суммы, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, первый выход блока предсказания четности соеди- ней со вторым входом первого .блока сравнения, выход которого является первым выходом сумматора, выходы элементов И и ИЛИ каждого разряда соединены соответственно с первым и ВТорым входами блоха формирования парал- . лельного переноса соответствующего раspяда, выход блока формирования параллельного переноса старшего разряда является вторым выходом сумматора, выходы элементов И и ИЛИ каж дого разряда )сумматора, кроме старше:го, соединены. соответственно с первым и вторым входами блока формирова- . ния йоразрядной суммы соответствуюhei о разряда, выход блока Формирования параллельного переноса каждого разряда, кроме двух старших разрядов, соединен с третыж вхоцом блока формирования поразрядной суммы последую« щего разряда, третий вход блока формирования пораэрядчой суммы первого разряда соединен с третьим входом суМматора и c шестым входом блока предсказания четности (2).

Основными недостатками этого сумматора являются:

Необходимость дублирования перейоса иэ старшего разряда сумматора (выходного переноса) с последующим его сравнением с дублируюшим переносом. Это особенно нежелательно при построении параллельно-последовательных и параллельно-параллельных сумматороЬ, так как требует больших затрат контрольного оборудования.

Схема косвенного предсказания четности суммы не позволяет организовать правильное предсказание четности суммы так как в известном четырехразрядном сумматоре (2) для косвенного предсказания четности суммы используется следующее выражение (возрастание индексов при буквенных обозначениях принято в направлении возрастания весовых коэффициентов сумматора):

Р РАЧ Р, Ч.Р Ч-К, где Р, Р - четности входных слагаеА . Ь

A H B . Р = о +c, yc p(c u, H, ).

4 вЂ” предсказываемая четность собственных переносов сумматора (C „ = О) =С „ (T +T T > - корректируюшйй фактор для предсказываемой чет- ности сОбственных переносов сумматора по входному переносу С

c,„= „ „,T„= „ „- Функции соответственно генерации и транзита переноса для е -го разряда сумматора; ра зр ядные слагаемые; полусумма n --ro разряда.

Сднако применение выражения

К=с „(т +т,: 1 для коррекции предсказываемой четности собственных Переносов сумматора по входному переносу во многих слуl чаях не позволяет организовать пра15 вильное предсказание четности суммы. Pàïðèìåð, если производится сложение чисел А " 0001 (P = 1) и

В = 0001 (Р = 1), причем С „ 1, то

Р = О, так как S = 0011, йо пред;у скаэываемая четность Р" = (1%0=1 ï

S т. е.

Цель изобретения вЂ” повышение досто верности контроля параллельного сумматора.

2д Это достиГается тем, что в сумматор введен второй блок сравнения, блок Формирования четности результата, старший разряд .сумматора содержит. блок форМирования поразрядйой суммы с функциональной зависимостью от лереносов, причем выход блока формирования параллельного переноса стар шего разряда соединен с первым входом блока формирования поразрядной суммы с Функциональной зависимостью от . переносов, выход которого соединен c .. четвертым входом блока Формирования .четности суммы, выход элемента ИЛИ старшего разряда соединен со вторым входом блока формирования поразрядной суммы с функциональной.зависимостью от переносов, третий вход которого соединен с выходом блока формирования параллельного переноса предыдущего разряда, выход блока формирования

g$ параллельного переноса всех разря-. дов, кроме старшего, соединен соответственно с первым, вторым и третьим входами блока формирования четности результата, четвертый и пятый входы щ которого соединены соответственно с третьим входом сумматора и со вторым входом блока предсказания четности, выход блока. Формирования четности результата соединен с первым входом второго блока сравнения, выход которого является третьим выходом сумматора выход блока формирования четностй суммы соединен со вторым входом второго блока сравнения.

На чертеже приведена схема паралi60 лельного сумматора с контролем по четности (для определенности рассматривается четырехразрядный сумматор).

Сумматор содержит в каждом разряде элемент И 1 и элемент ИЛИ 2, блок

Я 3 Формирования параллельного перено739535

60 са из данного разряда, входы которого соединены с выходами элемента И 1 и элемента ИЛИ 2, блок 4 формирования поразрядной суммы, входы которого соединены с выходами элемента И 1, эле« мента ИЛИ 2 и выходом блока 3 формирования параллельного переноса иэ предыдущего разряда, блок 5 предсказания четности, в состав которого входят узел 6 косвенного предсказания четности, узел 7 предсказания четности полусуммы, узел 8 предсказания четностей переносов сумматора, узел

9 коррекции четности переносов сумматора, блок 10 формирования четности результата, который состоит иэ узла

11 формирования четности переносов и узла 12 непосредственного предсказания четности суммы, блок 13 форми- рования поразрядной суммы с. функциональйой зависимостью o= переносов, первый блок 14 сравнения, блок 15 20 формирования четности суммы, второй блок 16 сравнения.

Сумматор работает следующим образом, Предположим, что возникла ошибка 25 в формировании функции генерации или транзита переноса для 1-го разряда сумматора.. Эта ошибка всегда будет обнаружена путем сравнения сигналов, подаваемых на вход второго блока 16 З0 сравнения формируемой и непосредственно предсказываемой четкостей суммы, так как она вызовет Сшибку либо только на выходе блока 4 в данном разряде, либо ошибку на выходе блока

3 формирования параллельного переноса иэ данного разряда и ошибки на выходах блока 4 в данном и последующем разрядах сумматора. Распространение же ошибки вдоль разрядов сумматора всегда приведет к нечетному числу ошибок в разрядах суммы и переноса, что будет обнаружено кснтрс лем по четности вторым блоком 16 сравнения. Так как блок 13 в старшем разряде сумматора построен по принци- 4 пу функциональной зависимости от переноса, т. е. согласно выражению„.

S =7 Ч-С =о з с +r - С МC

Ъ Ъ Ъ 3 Ь k . Ъ1 то контроль блока 3 формирования параллельного переноса иэ старшего разряда сумматора (выходного перенЬса) также осуществляется вторым блоком 16 сравнения. Таким образом, сравнение формируемой и непосредственно предскаэываемой четйсстей суви позволяет при данком построении сумматора opr àíèýoâàòü обнаружение сшибок, вызываемых одиНочной неисправностью: элнлента И 1 формирования функции генерации переноса элемента ИЛИ 2 формирования функции транзита переноса, блока 4 формирования поразрядной суммы, суммы любого из разрядов сумматора.

Обнаружение же ошибок, вызываемых одиночной неисправностью блока 3 формирования параллельного переноса из данного разряда, производятся с помощью блока 14 сравнения формируемой и косвенно предсказываемой четкостей суммы, Для организации правильного косвенного предсказания четности суммы узел 9 функционирует согласно следующему логическому.выражению:

Применение в сумматоре блока формирования четности результата не снижает быстродействия сУмматора, так как в качестве четности результата (при записи в процессорную память) исгользуется результат косвенного (ускоренного) предсказания четнос и суммы.

Таким образом, параллельный сумматор позволяет сократить объем контрольного оборудования, так как иэ сумматора исключены схема дублирования переноса иэ старшего разряда и схема сравнения дублируемого и дублирующего переносов. Это дает наибольший эффект при разработке схемы контроля сумматора с параллельно-последовательным либо с параллельно-параллельным образованием переносов, т. е. когда сумматор разбивается яа группы и внутри групп переносы образуются параллельным способом, а между группами .вЂ” пос ледовательньм либо параллельным способами. Здесь следует «)тметить, что объем введенного в сумматор дополнительного контрольного оборудования, связанного с необходимостью организации непосредственного предсказания четкости результата, равен объему исключенного из сумматора контрольного оборудования, связанного с формированием ",четности пс лусуммы. Кроме того, предложенный сумматор позволяет организовать правильное косвенное предсказание четности суммы, Формула изобретения

Параллельный сумматор с контролем по четности, содержащий первый блок сравнения, блок предсказаяия четности, блок формирования четности суммы, а каждый разряд сумматора, кроме стар" щего разряда, содержит блок формиро- . вания параллельного переноса, эле". мент И, элемент ИЛИ, блок формирования поразрядной суммы, старший разряд сумматора содержит блок формирования. параллельного переноса, элемент И я элемент ИЛИ, причем первые выходы

739535 блоков формирования поразрядной суммы всех разрядов, кроме старшего, соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока предсказания четности, четвертый и пятый входы блока предсказания точности 5 = являются собтветственно первым и вторьпй входами сумматора, вторые выходы блоков формирования поразрядной суммы всех разрядов, кроме старшего, соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока формирования четности суммы, выход которогс соединен с первым входом первого бло.ка сравнения, первый выход блока предсказания четности соединен со вторым входом первого блока сравненйя,. выход которого является первым выходом сумматора, выходы элементов

И и ИЛИ каждого разряда соединены

"соответствейно.с первйм -и"вт орйм - входами блока формирования параллельно- .20

ro переноса соответствующего разряда, выход блока формирования параллельного переноса старшего разряда является вторым выходом сумматора, выходы элементов И и HJIH каждого раз- 25 ряда сумматора, кроме старшего, соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования поразрядной суммы соответствующего разРяда, выход блока формирования 3(} параллЕльного переноса каждого разряда, кроме двух старших разряд6в, соединен с третьим входоМ блока формирования поразрядной суммы последующего разряда, третий вход блока З5 фОрмирования поразрядной суммы первого разряда соединен с третьим входом сумматора и с шестым входом блока предсказания четности, о т" л и ч а ю шийся тем, что, с целью

- повйшения достоверности контроля, в сумматор введен второй блок сравнения, блок формирования четности результата, старший разряд сумматора содержит блок формирования поразрядной суммы с функциональной зависимостью от переносов, причем выход блока формирования параллельного переноса старшего разряда соединен с первым входом блока формирования поразряднойсуммы с функциональной зависимостью от переносов, выход которого соединен. с четвертым входом блока формирования четности суммы, выход элемента., ИЛИ старшего разряда соединен со вторым входом блока формирования поразрядной суммы с функциональной зависимостью от переносов, третий вход которого соединен с выходом блока формирования параллельного переноса предыдущего разряда, выход блока формирования параллельного переноса всех разрядов, кроме старшего, соединен соответственно с первым, вторым и третьим входами блока формирования четности результата, четВертый и пятый входы которого соединены соответственно с третьим входом сумматора и со вторым выходом блока предсказания четности, выход блока формирования четности результата соединен с первым входом второго блока сравнения, выход которого является третьим выходом сумматора, выход блока, формирования четности суммы соединен со вторым входом второго блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Альперович Л.З. Методы дублирования цепи переноса сумматора при контроле по четности.-Вопросы радио- электроники, сер. ЭВТ, 1970, вып. 1.

2. Селлерс Ф. Методы .обнаружения ошибок в работе ЭЦВМ. М, "Мир", 1972, с. 130-13б (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 2926/43

Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная,. 4