Накапливающий сумматор
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
В.В.Браткевич и Н.А.Збродов
Харьковский инженерно-экономический институт" = (71) Заявитель (54 ) НАКАПЛИВАНМЦИЙ СУИМАТО Р
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых устройств.
По основному авт. св. У 577528 известен накапливающий сумматор, содержащий в каждом разряде элемент . сложения по модулю два, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого
Э элемента И, первый и второй входы элемента сложения по модулю два соединены соответственно с первым и вторым входами переноса в данный разряд и с первым и вторым входами второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ подключен ко входу элемента задержкИ, выход которого является выходом сигнала переноса в (i+1) разряд сумматора, подключенный к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с управлении и 1ииной, а выход является выходом переноса в (i-2) разряд су1я== матора, единичный выход триггера со счетным входом является выходом суммы i-го разряда (!1 .
Однако он не позволяет суммировать числа, представленные в избыточных (t, p), система счисления, заполняющие еуществукщий пробел по помехоустойчивости, быстродействию выполнения арифметических операций и диапазону представления чисел между классической и известными Фибоначчиевыми системами счисления, предназначенными для сквозного контроля ин15 формационно-вычислительных систем—
ИВС, Цель изобретения — расширЕние функциональных возможностей известныхх накапливающих сумматоров эа счет
20 возможности суммирования двоичных чисел, представленных в (г, р) системах счисления, при сохранении функции суммирования двоичных чисел
920706 в традиционной двоичной и Фибоначчиевой системах счисления.
Поставленная цель достигается тем, что в накапливающем сумматоре, содержащем первый элемент ИЛИ, предназначенный для приема двух слагаемых А и В" и переноса, поступающего с элемента сложения по модулю два, триггер со счетным входом, первый и второй элементы И, второй эле- 16 мент ИЛИ и элемент задержки, выход которой соединен с шиной переноса в (i+1) разряд и с первым входом третьего элемента И (1„ .), второй вход которого соединен с первой управляющей шиной, а выход соединен с шиной переноса разряда (i-2), разряд сумматора содержит дополнительно (г+р-2) элементов И, превые входы которых соединены с выходом эле- gg мента задержки, вторые входы соединены соответственно с управляющими шинами со второй по (r+p-2), а выходы подключены к выходам переноса в соответствующем разряде сумматора с (i-3)-ro по (i-r-p}-й, дополнительные входы переноса в данный разряд сумматора соединены с дополнительными входами элемента сложения по модулю два и второго элемента И.
На чертеже приведена схема i-го разряда накапливающего сумматора (1=1,...,n, где и — разрядность суммируемых чисел).
Каждый разряд сумматора содержит элеценты ИЛИ 1 и 2, триггер 3 со счетным входом, элемент 4 сложения по модулю два, элементы И 5 и 6, эле" мент 7 задержки, шину 8 прямых.переносов из предыдущего младшего разря-! 40 да П„, шины 9 обратных переносов
1-z
cq стороны старших разрядов П р, i-(г р)
Побр ПО5р шину 10 входного переноса С;, входные шины 11 и 12 первого A! и второго В слагаемых, шину. 13 сброса, управляющие шины 14 ( сигналов у(2, у Ъ,...у („„), элементы И 15. При сложении двоичных чисел в традиционной двоичной системе счисления предлагаемое устройство работает известным способом, Ю при этом в работе участвуют элемент
ИЛИ 1, триггер 3, шина 13, элемент
И 5, элемент ИЛИ 2, элемент 7 задержки, причем выход элемента 7 является выходом переноса в (!+1)-й Ы разряд сумматора, шина 10 переноса, входные шины 1! и 12 слагаемых А,, В, единичный выход триггера 3 является выходом суммы дынногo i-ro разряда. При сложении двоичных чисел в Фибоначчиевой системе счисления сумматор работает известным способом, при этом в работе учасгвуют нины ll и 12 слагаемых А, В(, шины 8 и 9 переносов, элемент ИЛИ I триггер 3, шина 13 сброса, элемент
И 5, элемент 4 сложения по модулю два, элемент И 6, элемент ИЛИ 2, элемент 7 задержки, выход которого является выходом переноса в (!+1)-й разряд, управляющая шина 14, по которой подается сигнал у-, выходной элемент И 15, выход которого явля| ется выходом переноса в (l -2) -й разряд, единичный выход триггера 3 является выходом суммы данного i-го разряда. При сложении двоичных чисел в избыточной (r p) системе счисления в работе участвуют входные шины
l1 и 12 слагаемых А,g В, шины 8 и
9 прямых и обратных переносов, элемент ИЛИ 1, триггер 3, шина 13 сброса, элемент И 5, элемент 4 сложения по модулю два, элемент И 6, элемент
ИЛИ 2, элемент 7 задержки, выход которого является выходом переноса в (i+1)-й разряд и один из элеменТоВ И 15, Bbl60P которого зависит оТ конкретных заданных параметров r и pÄ причем при г=2 p=l включается в схему элемент И 15, на который подан сигнал у, при г=3, p=1 — элемент т Ф
И !5, на который подан сигнал у. и и т.д. Весовые коэффициенты избыточной (г, р) системы счисления связаны между собой следующим рекурентным соотношением
PL = РИ+ !.-2 + ° ° ° + g i-2+ -2-Р!
i =р+г+1, р+г+2„...; г=1,2,3,...;
p=0,1,2, ° ° .;
Ь =Ь2=...=Ь, =1; Ь,2=2;
8 =2 i 44I
У
S=p+3, р+4,..., р+г.
Здесь r — максимальное количество единиц, находящихся в соседних двоичных разрядах числа и образующих разрешенную группу единиц, а параметр р указывает на минимальное количество нулей между разрешенными группами единиц.
При r=n и любом p, (r, р) система счисления является классической двоичной, так как при общем числе двоичных разрядов равном и содержит только одну группу разрешенных единиц, весовые коэффициенты которых равны степени двойки. При г=! и р=О,I 2
920
30 получаем навеетioip. Фибоначчиевые системы счисления. Случай n>rrl и р=
=0,1,2 соответствует системам счис" ления, занимающим промежуточное положение между классической двоичной и фибоначчиевыми системами счисления.
Рассмотрим выполнение операций помехоустойчивого суммирования в (r, р) системе счисления. Положим для определенности r=2, р=!. При сложении двух двоичных чисел в (r, р) системе счисления возможна ситуация сложения в i"ом разряде двух переносов, один прямой, со стороны предыдущего !
4Л младшего разряда IInp второй — обратный, со стороны старшего, отстоящего от i-ro на три разряда ПОД (в общем случае íà i" (r+p) разрядов} . При сложении чисел в (r, р) системе счис-20 ления необходимо руководствоваться следующим правилом.
Сформулировать первую частичную
1 б» LQ+p) сумму 2 и переносы П „, П
Выполнить сло:"ение чисел Z, 25 обр
I<1 i-fr+ p)
П„Р, Пogp и сформировать вторую частичную сумму г и переносы.
Пункт 2 выполнять до тех пор, пока переносы не окажутся равными нулю.
Рассмотрим работу устройства на примере сложения чисел А=78 В=36 в (2, 1) системе счисления.
Перед началом суммирования на ши1 3 подается сигнал, IIo KoTopo все триггеры 3 сумматора устанавливаются в нулевое состояние. Исходные операнды подаются на шины 11 и 12 последовательно во времени с интервалом tn=Ò, гдето„.-время срабатывания
7 триггера 3. В первом промежуточном цикле суммирования на единичном выходе триггера 3 получаем промежуточную схему Е», в результате работы элементов Й 5 и ИЛИ 2 на выходе элемента 7 задержки получаем прямой перенос П поступающий на шину 8 соотрр ° ветствующего (1+1)"ro разряда, а с выхода элемента И 15 при наличии сигнала у; на соответствующей шине -Ъ 50
14, получаем обратный перенос П Ьр, поступающий на шину 9 соответствующего (i-3)-ro разряда. При поступлении одного из переносов на шины 8 и
9 элементов 4 сложения по модулю два вырабатывается единичный сигнал, 55 изменякяций состояние триггера 3 на инверсное. При поступлении одновре-. менно двух единиц переносов в i é
?06 6 разряд на шины 8 и 9 состояние триггер а 3 в данном раз ряде не из меняется, . но в результате срабатывания элемента И 6 возникают переносы П „„
Ж и П 5 Результат сложения Г 144 о5Ф соответствует коду 101010011.
При выборе параметра r=3, р=1 сумматор работает аналогично, как и при r=2 р=l, но подается управляющий сигнал у„ <, по соответствующей шине 14, при этом на соответствующих элементах И 15 сформируются об -Ч ратные переносы II и (1=4)-å разohp ряды и т.д.
Таким образо., введение новых элементов и связей позволяет расширить функциональные возможности накапливакицих сумматоров, а именно выбор конкретного параметра r и р позволяет разработчику в широких пределах изменять возможности проектируемых ИВС по быстродействию и диапазону представления чисел, что обуславливает практическое использование предлагаемого устройства в дискретных вычислительных систе- мах и, тем самым, увеличивает эффективность использования (r, р) систем счисления при помехоустой чивой обработке информации. формула иэ обретения
Накапливающий сумматор по авт. св. 9577528, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей сумматора за счет возможности суммирования чисел, представленных в (r, р) системах счисления, каждый i-й разряд сумматора содержит дополнительно
r+p-2 элементов И, первые входы которых соединены с выходом элемента задержки, вторые входы соединены соответственно с управляющими шинами со второй по 1г+р-2)-ю, а выходы подключены к выходам перекоса в соответствующем разряде сумматора с (i-3)-ro по (i-r-p)-й, дополнительные входы переноса в данный разряд сумматора соединены с дополнительными входами элемента сложения по модулю два и второго элемента И.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 Авторское свидетельство СССР
М- 577528, кл. G 06 F 7/49, 19?7 (прототнп).
920706
tt
Я-(
Составитель В.Михайличенко
Редактор Л.Авроненко Техред N,Ðåéâåñ
Корректор Н.Швыдкая
Подписное
Филиал ПП11 Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 2343/55 Тираж 732
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5