Параллельный многоразрядный сумматор.

Для повышения быстродействия при выполнении операций суммирования широко применяют параллельный сумматор. Отличительной особенностью такого сумматора является количество используемых схем ОС-3, которое равно количеству разрядов операндов с учетом знака и анализа переполнения.

На рис. 71 изображена структурная схема параллельного четырёхразрядного сумматора. Схема состоит из четырех схем ОС-3 и двенадцати элементов 2И, используемых в качестве ключей. Ключи подачи операндов на входы сумматора управляются сигналом С2 (активный высоким уровнем), а ключи выдачи результата -- С1. Как только С2=1 на входы сумматора подаются операнды, и начинается процесс суммирования. Все разряды слагаемых одновременно поступают на входы сумматоров и одновременно во всех разрядах начинается формирование суммы и переноса.

Перенос последовательно подсуммируется к разрядам результата, т.е. получаем, что разрядные суммы формируются одновременно, а перенос осуществляется последовательно. Время, затрачиваемое на получение суммы многоразрядных операндов, определяется соотношением

,

где: -- среднее время задержки сигнала, -- время формирования сигнала переноса схемой ОС-3, n -- количество разрядов операндов.

Рис.71. Параллельный сумматор.

Рассмотренные особенности работы параллельного сумматора отображены на временной диаграмме рис. 72. Принятые обозначения: x,y -- шина входных операндов, s -- шина суммы, С1,С2 -- управляющие сигналы, С4 -- перенос в следующий старший разряд.

Операнды должны быть установлены до начала суммирования и они не должны менять своего значения до получения суммы. От момента подачи сигнала С1 плюс один интервал задержки начинается формирование суммы и переносов.

Рис. 72. Временная диаграмма работы параллельного сумматора.

На формирование поразрядной суммы затрачивается время . В самом плохой ситуации, когда перенос возникает в младшем разряде и проходит до старшего разряда, на формирование переноса С4 затрачивается время .

После формирования окончательной суммы, с учетом всех переносов, можно подавать сигнал С2 -- выдачи результата на шину суммы. Как видно из временной диаграммы значительная часть времени работы сумматора затрачивается на формирование переносов.

Лекция 24.