вход Вход Регистрация



Рассмотренные выше схемы ОС относятся к схемам комбинационного типа, т.к. такие схемы не в состоянии обеспечить сохранения результата сужирования после снятия сигналов с входов a, b и c.

Для запоминания результатов сложения необходимо установить триггеры памяти (RS- или D-типа). Совместно с триггером памяти комбинационный ПОС выполняет функции накапливающего сумматора (НС).

Роль накапливающего сумматора может выполнять счетный триггер (рнсунок 4.5) со схемой формирования переноса, на счетный вход которого все слагаемые должны подаваться последовательно во времени. При этом суммирование трех слагаемых осуществляется за три такта. Тогда при а=1; b=0; c=0 счетный триггер после первого импульса b=1 примет состояние "1" и сохранит его после трех тактов суммирования (рисунок 4.5, б). При значениях слагаемых а=1; b=1; c=0 счетный триггер после второго импульса b=1 вернется в состояние "0" и сформирует сигнал переноса на выходе P. Если на счетный вход триггера поступят все три импульса а=1, b=1, c=1, то после второго слагаемого b=1 на выходе P формируется переноса, а после третьего слагаемого c=1 триггер примет состояние "1". Прямой информационный выход счетного триггера является выходом суммы S одноразрядного накапливающего сумматора. Однако быстродействие такого накапливающего сумматора в 3 раза ииже, чем у комбинационного сумматора, суммирование всех трех слагаемых в котором происходит за один такт.

 

Рисунок 4.5 – Одноразрядный накапливающий сумматор на счетном триггере (а); временная диаграмма его работы (б)

 

В настоящее время НС реализуют чаще всего с помощью комбинационного сумматора и регистра (рисунок 4.6).

Комбинационные сумматоры работают согласно формуле S:=A+B, а накапливающие – реализуют зависимость S:=S+A, т.е. к содержимому сумматора, имеющего память, добавляется очередное слагаемое и результат остается в памяти, замещая собой старое содержимое.

Перед началом суммирования регистр устанавливается в нулевое состояние по входу R. На вход A поступает слагаемое, которое нужно прибавить к содержимому регисрта. При нулевом состоянии регистра сумма равна А. Сигнал C является исполнительным для регистра, под его воздействием сумма S принимается в регистр (в первом такте принимается слово A). В дальнейшем с выходов регистра снимается одно слагаемое (слово В), а по входам А принимается второе. Результат принимается регистром по сигналу С и далее будет вторым слагаемым для следующего цикла суммирования.

Рисунок 4.6 – Схема накапливающего сумматора

 

Длительность цикла равна

 

где tрг – время установления кода в регистре.

Соответственно особенностям функционирования накапливающие сумматоры называют также аккумуляторами.

В накапливающих сумматорах с последовательным переносом (рисунок 4.7) слагаемые числа должны подаваться на параллельные входы разрядов сумматора последовательно во времени, обеспечивая временный интервал между поступлением двух чисел, достаточный для формирования сигнала переноса в разрядах сумматора и его передачу через линии-задержки (ЛЗ), включенные между каждыми двумя соседними разрядами по направлению от младших разрядов к старшим. Для начальной установки всех разрядов НС в состояние 0 организуется шина «Сброс». НС с последовательный переносом обладают низким быстродействием

 

где tзд.ср – средняя задержка сигнала в вентиле формирования переноса; tлз ? tи+tп время задержи ЛЗ; tп – задержка переключения триггера; tи – длительность разрядного импульса, поступающего на вход сумматора.

 

Рисунок 4.7 – Накапливающий сумматор с последовательным переносом

 

При большом числе разрядов (n > 4…8) время оказывается весьма значительным, поэтому для повышения быстродействия в параллельных сумматорах обычно используются ускоренные способы формирования переноса. При этом часто используется способ с одновременным формированием переноса для нескольких разрядов. Учитывая, что перенос, сформированный n-разрядом, можно получить значение переноса на входе второго разряда . Для третьего разряда имеем , т.к. c2=p2 получим . Аналогично .

Из этих уравнений видно, что значение переноса на каждом разряде можно определить с помощью в логической схемы, содержащей элементы И, ИЛИ и исключающее ИЛИ, зная значения суммируемых слагаемых и переноса c1 на входе первого разряда.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру