2. Многоразрядные сумматоры

Методы построения многоразрядных сумматоров:

-Последовательное суммирование;

-Параллельное суммирование с последовательным переносом;

-Параллельное суммирование с параллельным переносом.

Рисунок 24 Суммирование многоразрядных чисел: а) – Последовательное; б) – Параллельное с последовательным переносом

При последовательном суммировании используется один сумматор, общий для всех разрядов (Рисунок 24, а). Операнды должны вводиться в сумматор через входы аIиbIсинхронно, начиная с младших разрядов. Цепь задержки обеспечивает хранение импульса переносана время одного такта, то есть до прихода пары слагаемых следующего разряда, с которыми он будет просуммирован. Задержку выполняетD-триггер. Результаты суммирования также считываются последовательно, начиная с младших разрядов. Для хранения и ввода операндов на входы сумматора, а также для записи результата суммирования обычно используются регистры сдвига.

Достоинство этого метода – малые аппаратные затраты.

Недостаток – невысокое быстродействие, так как одновременно суммируются только пара слагаемых.

Схема параллельного сумматора с последовательным переносомприведена на рисунке 24,b). Количество сумматоров равно числу разрядов чисел. Выход переносакаждого сумматора соединяется со входом переносаследующего более старшего разряда. На входе переноса младшего разряда устанавливается потенциал «0», так как сигнал переноса сюда не поступает. Слагаемыеисуммируются во всех разрядах одновременно, а переноспоступает с окончанием операции сложения в предыдущем разряде.

Быстродействие таких сумматоров ограничено задержкой переноса , так как формирование переноса на выходе старшего разряда не может произойти до тех пор, пока сигнал переноса не распространится по всей цепочке сумматоров.

Параллельные сумматоры с параллельным переносом

Для организации параллельного переноса применяются специальные узлы – блоки ускоренного переноса.

Принцип ускоренного переноса заключается в том, что для каждого двоичного разряда дополнительно находятся два сигнала:

- образование переноса и - распространение переноса.

В случае, то есть, в данномi-разряде формируется сигнал переносав следующий высший разряд независимо от формирования функций суммы в предыдущих разрядах.

Если хотя бы одно из слагаемых илиравно «1», то есть, то перенос в последующий разряд производится при наличии сигнала переноса из предыдущего разряда.

Если и при этом существует сигнал переносаиз предыдущего вi-разряд, то перенос производится сразу вi+2 разряд.

В общем случае процесс формирования ускоренного переноса описывается следующим уравнением:

…

Блоки ускоренного переноса выпускаются в интегральном исполнении в виде отдельных микросхем или непосредственно со схемой сумматора или арифметико-логического устройства в одной микросхеме.