7.1.2 Көпразрядты сумматорлар. Көпразрядты сумматорлар жасау әдістері:

-тізбектеп қосу;

-тізбектеп тасымалдау параллель қосумен;

-параллель тасымалдау параллель қосумен.

24сурет. Көпразрядты сандарды қосу:а) -тізбектеп; б)параллель тізбектеп тасымалдаумен.

Тізбектеп қосу үшін барлық разрядтарға ортақ бір сумматор қолдынылады. 24,а сурет.

Операндтар а_I және b_I кірісі арқылы синхронды кіші разрядтан бастап енгізілу керек.

Кідірту тізбегі тасымалдау импульсінің P_I+1бір тактыға кететін уақыт ұзақтығындай сақтайды, яғнинымен қосылатын келесі разрядтың қосындылар жұбы келгенше.Кідіртуді D-триггер орныдайды.

Тізбектеп қосқанда, барлық разрядқа жалпы бір суматор қолдынылады.(24,а сурет) Кіші разрядтан бастап синхронды а_I жәнеb_I кірістері арқылы суматорға операндтар кіргізілу керек. Кідірту тізбегі тасмалдау импульсін P_I+1.бір тактылық уақыт ішінде сақтайды,яғни онымен қосылатын келесі разрядтың қосындылар жұбы келгенше.Кідіртуді D-триггер орындайды. Қосу нәтижесі кіші разрядтан бастап тізбектей саналады.Операндтарды сақтау ,кіргізу үшін және

Қосындыларды жазу үшін кәдімгі ығыстыру регистрі қолдынылады. Бұл әдістің жетістілігі –аз аппараты шығындар.Жетістілігі біруақытта екі жұп қосынды қосылатындығынан –жылдам әсер етуі баяулайды.

Тізбектеп тасмалдайтын параллель сумматор сұлбасы 24,б).суреттте көрсетілген. Суматорлардың саны сандардың разрядтар санына тең.Әр сумматордың тасмалдау шығуы P_I+1келесі үлкен разрядтың кірсімен жалғанады.Мұнда еш бір тасмалдау сигналы түспейді,сондықтан, кіші разрядтың тасмалдау кірісіне «0» потенциалы тұрғызылады. a_I және b_I қосындылары барлық разрядтары бір уақытта қосылады, ал P_I тасмалдау

Алғы разрядтағы қосу амалы орындалғаннан кейін түседі. Сигнал бүкіл суматорлар тізбегі бойымен тарағанша, жоғарғы разрядтың шығысында тасмалдау сигналы қалыптаспайды. Мұндай сумматорлардың тезәсерлігі тасмалдау кедергісімен шектеледі.

Параллель тасмалдауы бар параллель сумматорлар

Параллель тасмалдауды ұйымдастыру үшін арнайы арналған түйіндер-тез тасмалдау болктары қолдынылады. Жеделдетіп тасмалдау принципін мынада: әр бір екі разрядқа қосымша екі сигнал арналған:

G—тасмалдау құру және H— тасмалдау таралуы.

G_I = a_I·b_I

H_I = a_I + b_I

G_I=1болған жағдайды,яғни a_I=b_I=1, бұл берілген i-разрядта келесі жоғарғы разрядқаP_I+1 алмасу сигналы алдынғы разрядтағы функциялардың қосындысына тәуелсіз қалыптасады .

Егерде a_I немесе b_I «1»тең болса ,яғни H_I=1 тең болса,келесі разрядқа бастапқы разрядтан алмасу сигналы болғанда ғана көшірледі.

Егерде G_I=1,яғни a_I=b_I=1, алдынғы разрядтарға қосындылардың қалыптасуына тәуелсіз, i-разрядта келесі жоғарғы разрядқа апаратын P_I+1 тасмалдау сигналы қалыптастырылады.

Егерде қосындылардың біреуі a_I немесе b_I ,«1» тең болса, яғни H_I=1. Келесі разрядқа тасмалдау тек қана сигал болғанда ғана іске асырылады.

Егерде H_I=H_I–1=1 және P_I алдынғы i-ші разрядтан алмасу сигналы болса онда көшіру i+2 разрядқа істеледі

Жалпы жағдайда үдемелі ауысу үрдісін қалыптастыру мына теңдеумен беріледі:

P_I+1 = G_I + H_I·G_I–1 + H_I·H_I–1·G_I–2 + … + H_I·H_I–1·…·H₂·H₁·P₁

Тез тасмалдау блоктары интегралдық түрде орындалған жеке микросхема немесе сумматор сұлбасымен немесе бір микросхемада арифметика-логикалық құрылғы түрде шығарылады.

7.1.3 арифметика-логикалық құрылғы

Негізгі арифметикалық амалдарға қосу және алу жатады. Алу амалдарын қосу әдісмен орындау үшін кері және қосымша кодтар жасалған. Алу амалын орындау үшін, азайтқышты қосымша кодқа өткізіп бірінші қосылғышқа қосу керек.Алынған нәтижені қосымша кодта көрсетілген. Оны сосын тікелей кодқа өткізу керек.Оң сандардың тікелей және кері кодтары бірдей.Теріс сандарды косымша кодқа айналдырғанда,барлық разрядтарын тура кодтың инверсия жасап және кіші разрядына бірді қосу керек. Қосымша кодты тікелей кодқа айналдырғанда,алынған нәтижені инверсия жасап кіші разрядқа бірдіі қосу керек

Сонымен қосу әдісімен алу амалы қосымша уақыт шығымын қажет етеді және есептеу құрлғылардың жылдамдығын азайтады.

ЭЕМ жылдамдығын өсіру үшін , арифметикалық және логикалық амалдарды түрлендірмей сандардың тікелей кодтарымен орындауды қамтамасыз ететін, құрамдастырылған арифметико-логикалық құрылғылар істелген және қолдынылады.

Қосу және алу амалдарын орындау үшін , бір разрядты арифметикалық құрылғылардың істеу әдістері 25 суретте көрсетілген.

Қосу және алу амалдарының логикалық өрнектерін салыстырғанда, қосу(25,а сурет) және алу(25,б сурет) амалдарының өрнектері бір бірне сәйкес келеді,ал қарызға алу өрнегі қосу және алу амалдарының бөлігі болып табылады.

25 сурет.Ақиқат кестсі және құрылым формулалары қосу а),алу б) және бір разрядты АЛҚ сұлбасы в).

Сонымен алу амалын орындау үшін қосымша сигналдар алудың қажетілігі жоқ,қосымша аппаратық шығымдар керек болмайды.операцияның коды сәйкес көшіру және қарызға алу сигналдарын комутациялауын қамтамасыз өткізу қажет.

25, в) суретте U кернеуінен келетін екі әр полярлы сигналмен басқару ісін орындайтын орындайтын басқару құрылғысы ролін екі клапанды қарапайым АЛҚ сұлбасы келтірілген.. 25суреттте сұлбаның бұл бөлігі пунктир сызықпен белгіленген. U=0 болғанда алу амалы орындалады, ал U=1 — қосу амалы орындалады. 25, в) суретінде

Басқару кернеуінен U әрполярлы сигналдармен басқарылатын

Көпразрядты АЛҚ интегралдық микросұлба түрінде шығарылады немесе процессордың негізі болып оның құрамына кіреді. МС 564ИП3 (26,а сурет) —бұл 16 арифметикалық және 16 логикалық операциялар жасайтын төртразрядты параллель АЛҚ

26сурет. 4-разрядты АЛУ 564ИП3 сұлбасы а)564ИП4 тездетіп тасмалдау сұлбасы б).

A(а₀–а₃)— бірінші операнд,

B(b₀–b₃) — екінші операнд,

S(s₀–s₃) — операция коды — 4 разрядты.

Егер M=0, онда арифметикалық амалдар орындалады: 2⁴=16,M=1 болғанда логикалық операциялар орындалады: 2⁴=16. Барлығы 16+16=32 операция.

F(f₀–f3) —операция нәтижесі. A=B шығысында «1»пайда болады ,егер азайту амалын орындағанда операцияның нәтижесі «0»тең болса , яғни A=B.

АЛҚ параллель типті болғандықтан оның G генерация шығысыжәне H тасмалдау таралуы бар. P_n және Р_n+ -шығатын және кіретінтасмалдар.

Тізбектей тасмалдайтын параллель сумматордағы дай, МС АЛҚ өңдейтін сөздердің разрядтығын үлкейту үшін оны тізбектеп қосуға болады.Бұл жағдайда операция орындау уақыты өседі.Бұл уақытты азайту үшін, АЛҚ жылдам әсер етуін өсіру МС үшін, 564ИП4 жылдам тасмалдайтын сұлбаны қолдану керек. 26, б)сурет.

Төрт МС АЛҚ және бір жылдам тасмалдайтын МС 16 разядты толық параллель АЛҚалуға болады.Оның қосу уақыты бір микросұлбаның қосу уақытына тең.