3.7.3.Багаторозрядні суматори.

Багаторозрядні суматори виконують додавання двох двійкових чисел, які мають більше одного розряду. Багаторозрядні суматори можуть бути послідовної та паралельної дії.

Послідовний двійковий багаторозрядний суматор – це комплексний вузол, який складається з наступних елементів: n – розрядних зсуваючів регістрів чисел А та В, регістру результату S, однорозрядних суматорів SМ по кількості розрядів додаваємих двійкових чисел, двоступеневого D – тригера для запам’ятовування

перенесення P. У послідовному суматорі попарна подача значень розрядів Аі та Ві починається з молодших розрядів. Утворена сума Sі та сигнал перенесення Pі записуються відповідно в регістр результату та в тригер запам’ятовування перенесення на один такт Тс (тривалість машинного такту складання одного розряду). Послідовне додавання виконується за стільки тактів, скільки розрядів у числі. Тому час додавання визначається розрядністю чисел, які складаються і загальний час виконання операції буде дорівнювати = n Тс, де n- розрядність складаємих чисел, Тс- тривалість машинного такту складання одного розряду. Чим більше розрядів мають числа, тим більше буде затрачено часу на складання.

Від’ємні числа, що підлягають складанню, представляються у доповняльному коді.

Послідовний суматор потребує мінімальних апаратних витрат, але має низьку швидкодію. Його доцільно використовувати у повільнодіючих цифрових пристроях або у пристроях, що додають числа з малою кількістю розрядів.

Паралельний багаторозрядний суматор містить стільки однорозрядних суматорів скільки розрядів мають числа, що додаються.

Розглянемо принцип дії паралельного трирозрядного суматора з послідовним перенесенням сигналу Pі , який побудований на трьох однорозрядних суматорах

(Мал. 3.66).

Значення всіх розрядів чисел А та В поступають на входи відповідних однорозрядних суматорів одночасно (паралельно). В паралельних суматорах з послідовним перенесенням значення сигналу перенесення Pі передається від розряду до розряду послідовно в часі (асинхронно). При застосуванні оберненого коду перенесення з найстаршого розряду P2 подається на вхід перенесення молодшого розряду по ланцюгу циклічного перенесення: з’єднуються вихід P2 зі входом Z0. При застосуванні доповняльного коду ланцюг циклічного перенесення розривається, а вхід Z0 перенесення із молодшого розряду з’єднується з масою, тобто на нього подається логічний нуль. У паралельних суматорах з послідовним перенесенням час додавання визначається розрядністю чисел, що складаються, часом формування перенесення в кожному розряді та часом додавання у найстаршому розряді та визначається за формулою

,

де tп – час формування перенесення в кожному розряді, ts – час додавання в найстаршому розряді.

У паралельних суматорах з паралельними перенесеннями сигналу Pі використовуються n- розрядні суматори з паралельними перенесеннями. При цьому суматор розбивається на дві частини: власне схему додавання і схему вироблення прискорених перенесень. Схема додавання містить n спрощених однорозрядних суматорів SM на три входи і на один вихід суми Sі . Схема прискорених переносів виробляє сигнали перенесення Pі одночасно у всіх розрядах і враховує значення змінних Аi та Вi як уданому розряді, так і в попередніх молодших розрядах. Такі суматори мають підвищену швидкодію.