4 .6.2 Многоразрядные двоичные сумматоры
В зависимости от способа ввода кодов слагаемых, сумматоры делятся на два типа: последовательного и параллельного действия.
В зависимости от способа ввода кодов слагаемых, сумматоры делятся на два типа: последовательного и параллельного действия.
Последовательный сумматор
В сумматоры первого типа коды чисел вводятся в последовательной форме, т.е. разряд за разрядом (младшим разрядом вперед), в сумматоры второго типа каждое из слагаемых подается в параллельной форме, т. е. одновременно всеми разрядами.
Сумматор последовательного действия (рис. 4.51.) имеет в своем составе одноразрядный полный сумматор SM (D8), три универсальных регистра RG1, RG2, RG3, триггер запоминания сигнала переноса типа D (D9), цепи управления, включающие триггеры Dl, D2 и логические ячейки И, ИЛИ (D3, D4, D5). Перед началом работы триггеры и регистры переводятся в исходное нулевое состояние импульсом начальной установки (Reset). Затем с помощью сигнала «Запись», триггер Dl переводится в единичное состояние, и тактирующие им пульсы начинают загрузку слагаемых А и В в регистры RG1 и RG2, начиная с младших разрядов. После окончания загрузки на входе сумматора выставлены биты a0 и b0 и сигнал переноса P0 = 0, при этом на выходе сумматора установятся результат суммы S0 и сигнал переноса P1.
С помощью сигнала «Сум.», устройство переводится в режим побитного арифметического сложения чисел А и В. При этом тактирующие импульсы ТИ поступают на все три регистра одновременно и на триггер запоминания переноса. По окончании суммирования результат зафиксирован в выходном регистре RG3, а сигнал переноса в триггере памяти D9.
Рассматриваемое устройство при незначительных изменениях позволяет реализовать самые разнообразные схемы работы.
Недостатком последовательных сумматоров является невысокое быстродействие. Максимальное время суммирования такой схемы tсум = n t0, где t0 - период следования тактовых сигналов, a n – разрядность слагаемых. Кроме того, при таком построении невозможно осуществление циклического переноса, т.е. прибавление единицы переноса из старшего разряда в младший разряд суммы.
Параллельный сумматор
Параллельный сумматор комбинационного типа строится на основе каскадного соединения одноразрядных комбинационных сумматоров. Они могут выполняться с последовательным, параллельным и групповым переносом.
С
умматор
с поразрядным последовательным переносом
параллельного действия состоит из
отдельных разрядов, каждый из которых
содержит одноразрядный полный сумматор
(рис. 4.52.).
В сумматоре этого типа перенос распространяется последовательно от разряда к разряду по мере образования суммы в каждом отдельном разряде. При наиболее неблагоприятных условиях перенос произойдет во всех разрядах слагаемых. Максимальное время переноса составит
tперен = n t1,
где t1- время формирования переноса в одном разряде,
n – число разрядов сумматора.
Данный тип сумматора наиболее прост с точки зрения построения схемы и цепей переноса, но имеет сравнительно невысокое быстродействие.
Типичным представителем комбинационного сумматора с последовательным переносом является четырехразрядный сумматор К155ИМЗ.