28.5 Многоразрядный сумматор параллельного действия

В этом сумматоре, согласно данному ранее определению, операции суммирования должны выполняться одновременно по всем разрядам исходных двоичных чисел. Из этого следует, что такой сумматор должен иметь отдельные аппаратные средства для выполнения суммирования в каждом разряде.

На рисунке 28.3 приведена типовая структурная схема 4-хразрядного сумматора, выполненного с использованием трех одноразрядных сумматоров и одного полусумматора. Разряды кодов слагаемых подаются на соответствующие входы сумматоров, выходы суммы которых подсоединяются к первым входам ЛЭ И, используемых в качестве выходных ключей, на вторые входы которых подается сигнал Z, определяющий момент считывания результата. Выход сигнала переноса сумматора нулевого разряда подается на вход переноса сумматора первого разряда и т.д.

Из сказанного следует, что для получения на выходе сигнала, равного реальной сумме входных чисел, необходимо, чтобы сигнал переноса последовательно сформировался на выходах сумматоров всех разрядов. Следовательно, не зависимо от того, что для суммирования в каждом разряде используется отдельный сумматор, реальное время выполнения операции в данной схеме определяется последовательным переносом сигнала p из разряда в разряд. Поэтому результат, который может быть снят с выхода схемы через время, равное времени суммирования в одном разряде, не будет являться реальным значением искомой суммы.

Рисунок 28.3 – Структурная схема многоразрядного сумматора

параллельного действия

Для исключения получения ложного результата на выходе схемы установлены элементы И. Сигнал Z на входах этих элементов должен появляться не ранее, чем вслед за последовательной передачей сигнала переноса по всем разрядам сумматоров.

Следует отметить, что реально схемы многоразрядных сумматоров строятся только с применением одноразрядных сумматоров, что позволяет, используя их последовательное включение, увеличить разрядность кодов слагаемых.

Для дальнейшего увеличения разрядности можно каскадировать сумматоры. Надо сигнал с выхода переноса сумматора, обрабатывающего младшие разряды, подать на вход переноса сумматора, обрабатывающего старшие разряды (рисунок 28.4). При объединении трех 4-разрядных сумматоров получается 12-разрядный сумматор, имеющий дополнительный 13-й разряд (выход переноса Р).

Рисунок 28.4 – Каскадирование сумматоров

для увеличения разрядности

Сумматор может вычислять не только сумму, но и разность входных кодов, то есть работать вычитателем. Для этого вычитаемое число надо просто поразрядно проинвертировать, а на вход переноса С подать единичный сигнал (рисунок 28.5).

Рисунок 28.5 – 4-хразрядный вычитатель на сумматоре

и инверторах

Например, пусть нам надо вычислить разность между числом 11 (1011) и числом 5 (0101). Инвертируем поразрядно число 5 и получаем 1010, то есть десятичное 10. Сумматор при суммировании 11 и 10 даст 21, то есть двоичное число 10101. Если сигнал С равен 1, то результат будет 10110. Отбрасываем старший разряд (выходной сигнал Р) и получаем разность 0110, то есть 6.

Микросхемы, выполняющие функции сумматора, кодируются буквами ИМ.

Лекция № 29

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА.

ТРИГГЕРЫ