книги из ГПНТБ / Караваев, Н. И. Электронные цифровые вычислительные машины и программирование учеб. пособие

- 130 -

типа. Такие АУ применяются в большинстве современных универ­ сальных ЭЦВМ /БЭСМ, "Урал" и д р . / , а также в специализирован­ ных ЭЦВМ.

Арифметические устройства, в состав которых входят сум­ маторы, устройства умножения и деления, называются АУ блоч­ ного типа.

Сумматоры, а также устройства умножения и деления Б за­ висимости от использования элементов для их построения мож­ но разделить на два типа: комбинационные и накапливающие.

В комбинационных элементах сигнал на выходе образуется лишь при определенной комбинации входных сигналов, подавае­ мых одновременно на его входы, и исчезает после окончания действия входных сигналов. Представителями таких элементов

Представителем таких элементов является статический триггер со счетным входом.

§ 4 . 2 . С У М М А Т О Р Ы

Сложение чисел в любой системе счисления производится поразрядно, начиная с младшего разряда. При этом сумма цифр данного разряда слагаемых может превосходить наибольшую

Таким образом, для сложения любых чисел в машине необ­ ходимо иметь устройства, обеспечивающие суммирование цифр данного разряда с учетом возможного переноса из соседнего младшего разряда. Такими устройствами являются однораз­ рядные сумматоры, которые бывают двух видов:

вариантом построения ОС-2. Необходимо отметить, что ОС-2 не может выполнять все функции сумматора, так как в нем нет входа для возможного переноса из соседнего младшего разря­ да. Поэтому ОС-2 часто называют полусумматором.

На рис. 4.2 , а приведено условное обозначение ОС-3, имеющего три входа.

На входы А и В подаются одноименные разряды суммируе­ мых чисел, а на вход С - цифра переноса из соседнего млад­ шего разряда. Выходы аналогичны ОС-2.

Условия работы ОС-3 могут быть представлены таблицей истинности / т а б л . - 4 . 2 / .

- 134 -

На практике ОС-3 зо многих случаях строится на основе двух ОС-2. В таком виде функциональная схема 00-3 приведена на рис. 4.3.

5 4 . 3 . КОМБИНАЦИОННЫЕ СУММАТОРЫ

Комбинационные сумматоры обычно строятся на основе 00-2 или ОС-3 и могут быть с последовательным и параллельным вводом разрядов слагаемых, а также с последовательным и параллельным /только для сумматоров с параллельным вводом разрядов слагаемых/ способами передачи единицы переноса из младших разрядов в старшие.

Комбинационный сумматор с последовательным вводом разрядов слагаемых

Наибольшее применение такие сумматоры получили в АУ спе­ циализированных ЭЦВМ. На рис. 4.4 приведена схема комбина­ ционного сумматора на основе ОС-3. 3 этом сумматоре исполь­ зуется один ОС-3 и линия задержки, которая обеспечивает пе­ редачу единицы переноса из младших разрядов в старшие.

Сумматор имеет минимальное число элементов, но время сум­ мирования двух чисел относительно велико и зависит от коли­ чества разрядов суммируемых ч-.:сел, так как суммирование производится последовательно, разряд за разрядом, начиная с младших.

Перед поступлением в сумматор слагаемые принимаются на регистры Рг 1-го и 2-го слагаемых параллельным кодом. Выда­ ча чисел из регистров в сумматор производится последователь­ ным кодом, для этого на регистры слагаемых одновременно по­ даются сдвигающие импульсы СИ. Полученная сумма поступает в регистр Рг суммы и из него выдается в ОЗУ параллельным ко­ дом.

импульс переноса, образовавшийся на выходе Р ОС-3 при суммировании цифр данного разряда, через линию задержки

- 135 -

подается на вход С ОС-3. Время задержки выбирается таким, чтобы импульс перекоса поступил на вход С ОС-3 одновременно с поступлением на входы А и В цифр следующего старшего разряда.

Рассмотренная схема сумматора обеспечивает суммирование двух двоичных чисел, имеющих любое количество разрядов.

из ОЗУ

Рис. 4.4. Комбинационный сумматор с последовательным вводом разрядов слагаемых

Время суммирования двух П - разрядных двоичных чисел определяется следующей зависимостью:

числа и выдавать их в сумматор в обратном или дополнитель­ ном коде.

-136 -

§4.4. НАКАПЛИВАЮЩИЕ СУММАТОРЫ

Накапливающие сумматоры обычно строятся на триггерах с параллельным вводом разрядов слагаемых, причем слагаемые ЕВОДЯТСЯ поочередно: сначала первое слагаемое, а затем - второе. В таких сумматорах может быть последовательная и параллельная передача единицы переноса из младших разрядов в старшие.

Накапливающий сумматор с последовательной передачей единицы переноса

Такие сумматоры находят применение в ряде отечествен­ ных универсальных ЭЦВМ.

На рис. 4.5 показана функциональная схема накапливающе­ го сумматора с последовательной передачей единицы переноса для суммирования чисел с фиксированной запятой в модифици­ рованном обратном коде.

Б состав схемы сумматора входя*:

-группа входных схем совпадения 0, предназначенных

триггерами;

-элементы схемы, обеспечивающие выработку и фиксацию

-группа выходных схем совпадения 1 положительных зна­ чений суммы;

-группа выходных схем совпадения 2 отрицательных зна­ чений суммы;

-схемы совпадения 5 и 6, обеспечивающие выдачу суммы только в прямом коде.

. J A - R 1a

A

— . A A

Рис. 4.5. Накапливающий сумматор с последовательной передачей единицы переноса

Перед началом работы все триггеры сумматора .устанавли­ ваются в состояние "О" импульсом "Уст.О". Слагаемые посту­ пают на входы схем совпадения 0 параллельным обратным кодом

ра устанавливается значение суммы в модифицированном обрат­

пятой возможно переполнение разрядной сетки. При использо­ вании модифицированных кодов признаком переполнения разряд­

случае УИ-2 соответственно либо вообще не поступает на триг­

в состояние " 1 " и после линии задержки Tip через схему сов­

- 139 -

ся выдача суммы в другие устройства машины.

Выдача суммы должна производиться всегда з прямом коде. Поэтому в сумматоре используются две группы выходных схем

положительных чисел коды совпадают. Для отрицательных чисел при переходе к прямому коду необходимо все цифровые разря­ ды числа инвертировать.

Управление выдачей суммы производится через схемы совпа­ дения 5 и 6, управляемые по одному из входов триггером Зн.2, на которые подается управляющий импульс УИ-3. Если сумма имеет положительное значение /триггер Зн.2 находится«в сос­ тоянии "О"/, то УИ-3 череа схему совпадения 5 поступает на грунпы выходных схем совпадения'1, обеспечивая выдачу сум­ мы на кодовые шины числа КШЧ. Если сумма имеет отрицатель­ ное значение /триггер Зн.2 находится в состоянии " 1 " / , то УИ-3 через схему совпадения б поступает на группу выходных схем совпадения 2.

В этом случае все цифровые разряды отрицательной суммы изменяются на обратные /инвертируются/, т . е . сумма на выхо­ де сумматора выдается в прямом коде. Одновременно выдается знак суммы.

Необходимо заметить, что в ЗУ числа хранятся в прямом коде и для подачи на входы сумматора их обратных кодов необ­

*Максимальное яремя суммирования будет в случае суммиро­ вания таких чисел, когда единица переноса последовательно пройдет через все разряды сумматора.