Лекция: Суматори

До складу арифметико-логічних пристроїв (АЛП) входить декілька вузлів, основним із яких є суматор.

Суматор – це електронний пристій для виконання операцій додавання. В кожному розряді використовується однорозрядний суматор на три входи.

На рис.2.14 наведене умовне позначення однорозрядного суматора, де хі, уі – доданки; Рі – вхідне перенесення; Si – результат додавання; Рі+1 – вихідне перенесення в наступний (старший) розряд. На вхід однорозрядного суматора подаються три аргументи: два є доданками однакового розряду, а третій – перенесеним із сусіднього молодшого розряду.

xi Si

yi

Pi+1 Pi

Рис.2.14. Суматор

Суматор володіє двома входами, по одному із яких видається сума цих трьох чисел S, а по другому – перенесення в старший розряд. Принцип роботи однорозрядного суматора пояснюється в таблиці 2.2

Таблиця 2.2

Дану таблицю можна математично зобразити так:

0, якщо xi + yi + Pi = 10 або 00 ;

Si = {

1, якщо xi + yi + Pi = 11 або 01

0, якщо xi + yi + Pi = 00 або 01 ;

Pi+1 = {

1, якщо xi + yi + Pi = 10 або 11.

Однорозрядні суматори поділяються на комбінаційні та накопичувальні.

У комбінаційних суматорах два доданки та вхідне перенесення додаються відразу на одній схемі та сума на виході може бути використана для запису в регістр результату. У накопичувальних суматорах функцію додавання виконує однорозрядний лічильник, тобто тригер в режимі рахування. Додатково повинно бути організоване коло розповсюдження перенесення. У таких суматорах операція додавання розподілена за часом.

На рис.2.15 приведена схема однорозрядного комбінаційного суматора.

xi yi Pi+1

Si

Pi

Pi

Рис.2.15.

xi yi Pi+1

Суматори можуть бути послідовної дії, котрі послідовно додають розряди двох чисел з допомогою однорозрядного суматора. В однорозрядний суматор доданки поступають із двох регістрів в послідовному коді, починаючи із молодшого розряду. Одиниця перенесення при такому додаванні (якщо вона появиться) заноситься в проміжну пам¢ять, реалізовану у вигляді однорозрядного регістра, де зберігається до приходу наступного розряду доданків. Такий процес додавання продовжується стільки тактів, скільки розрядів у доданків.

Суматор паралельної дії додає два числа одночасно за всіма розрядами з допомогою n-розрядних суматорів. Виходи перенесення між розрядами з¢єднані безпосередньо різними способами.

На рис.2.16 наведено схему суматора паралельної дії комбінаційного типу.

Y1 S1

X1

P2 Pn — 2

Yn – 2 Sn — 2

Xn — 2

Yn – 1 Sn — 1

Xn — 1

Pn — 1

Yn Sn

Xn

Pn

Рис.2.16.Суматор паралельної дії.

У даній схемі вихід перенесення Рі комутується зі входом (і – 1)-го розряду. Передача Р1 на вхід суматора DDn забезпечує додавання чисел в оберненому коді.

Швидкодія суматора – це максимальний час додавання з моменту подачі доданків.