Параллельный многоразрядный двоичный сумматор
Сумматор параллельного
действия. Состоит из отдельных разрядов,
каждый из которых содержит одноразрядный
сумматор (как на рисунке)
При подаче слагаемых цифры их разрядов поступают на соответствующие одноразрядные сумматоры. Каждый из одноразрядных сумматоров формирует на своих выходах цифру соответствующего разряда суммы и перенос, передаваемый на вход одноразрядного сумматора следующего (более старшего) разряда.
Такая организация процесса организации переноса, называемая последовательным переносом, снижает быстродействие многоразрядных сумматоров, т.к. получение результата в старшем разряде сумматора обеспечивается только после завершения распространения переноса по всем разрядам.
Повышение быстродействия параллельных сумматоров. Для обеспечения высокого быстродействия параллельные сумматоры должны строиться на элементах, обладающих высоким быстродействием.
В наиболее неблагоприятном случае возникший в младшем разряде перенос может последовательно вызывать переносы во всех остальных разрядах. При этом время передачи переносов t = t1 * n, где t1 -задержка распространения переноса в одном разряде.
Уменьшение t достигается следующими приемами.
1. При построении схем одноразрядных сумматоров стремятся к уменьшению числа элементов в цепи между входом, на который поступает импульс переноса рi и .выходом, на котором формируется передаваемый в следующий разряд импульс переноса pi+i.
2. В цепях от pi к pi+1 применяют элементы с повышенным быстродействием.
3. Схемы сумматоров следует строить таким образом, чтобы сигналы с выхода каждого логического элемента в цепи от рi, к pi+i поступали на возможно меньшее число других логических элементов, так как присоединение каждого дополнительного элемента к той или иной точке цепи переносов, как правило, приводит к увеличению паразитной емкости, удлинению фронтов сигналов и, следовательно, к увеличению задержки распространения сигнала и снижению быстродействия сумматора.
4. Применяют устройства формирования переносов в параллельной форме. В показанном на рис. 29 сумматоре с помощью устройства, называемого блоком ускоренного переноса, производится формирование переносов в параллельной форме, т. е. одновременно для всех разрядов. Переносы из этого блока поступают во все разрядные сумматоры одновременно. При этом разрядные сумматоры не содержат цепей формирования переносов, они формируют только сумму Si и величины Yi и Xi, для получения которых переносы не требуются. Эти величины YI и Xi необходимы для формирования переносов в блоке ускоренного переноса, они определяют следующие ситуации: Yi=1 означает, что в i-м разряде перенос pi+1 в следующий (p+1)-й разряд необходимо формировать независимо от поступления в данный разряд переноса из предыдущего разряда; Xi=1 означает, что в i-м разряде перенос рi+i должен формироваться только при условии поступления переноса рi, из предыдущего разряда:
Yi = a1 * b1; X1 = (a1 + b1) * p1.
Величины Yi и Xi формируются одновременно во всех разрядных сумматорах, одновременно поступают на входы блока ускоренного переноса и, следовательно, в этом блоке одновременно формируются переносы, подаваемые в разрядные сумматоры. После поступления переносов из блока ускоренного переноса в разрядных сумматорах формируются суммы Si.