SU744557A1 - Сумматор с параллельным переносом - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть применено при разработке арифметических устройств, контроль которых организован по четности, а используемые бумматоры образуют разр дные переносы параллельным образом.

Известен сумматор с параллельным переносом , содержащий в каждом разр де узлы формироваш  функций генерации и транзита переноса , узел образовани  параллельного переноса из данного разр да, входы которого соединены с выходами узлов формировани  функций генерации и транзита п еноса, с шинами значений функций генерации и транзита переноса предыдущих разр дов и с шиной значени  входного переноса сумматора, узел формировани  суммы, входы которого соединень с выходом узла образовани  параллельного переноса из предыдущего разр да и с шинами значений разр дных слагаемых {1 .

Основным недостатком сумматора  вл етс  невозможность организации контрол  схем об .разовани  разр дных переносов при контроле .работы сумматора по четности.

Известен сумматор с параллельным переносом и функциональной зависимостью суммы от переноса, содержащий в каждом разр де узлы формировани  функций генерации и транзита переноса, узел образовани  параллельного переноса из данного разр да, входы которого соединены с выходами узлов формировани  фзшкций генерации и транзита переноса, с шинами значений функций генерации и транзита переноса предьщзодих разр дов и с шиной зна10 чени  входного переноса сумматора, узел формировани  о функциональной зависимостью от переноса, входы которого соеданены с выходами узлов формировани  функций генерации и транзита переноса, с вюсодами узлов

15 образовани  параллельных переносов из данного и предьцопщего разр дов и с шинами Значений разр дных слагаемых (2.

Однако и данный сумматор не позвол ет организовать полный контроль схем образова20 ни  параллельных переносов из разр дов, вопреки распространенному мнению (ошибка в образовании (переноса из п-го разр да не будет обнаружена контролем по четности, если разр дные слагаемые в (п+1)-ом разр де сумматора равны: , Ьу, 1 или з 1, Dy 0.- Организовать полный контроль схем образованн  параллельных переносов из разр дов позвол ет сумматор, который дополнительно содержит в каждом разр де первый злемент сложени  ho модулю два, входы которого соединены с шинами значений разр дных слагаемых , элемент сложени  по модулю два входы которого соединены с выходами узлов образовани  параллельных переносов из данного и предыдущего разр дов, элемент И, входы которого соединены с выходами элементов сложени  по модулю два, а выход подключен к шине сигнализации сбо  сумматора 3. Существенным недостатком такого сумматора  вл етс  большой объем оборудовани , вызванный сложностью схемь формировани  суммы с функциональной зависимостью от переноса н наличием в каждом разр де дополнительно двух злементов сложени  по модулю два и элемента И. Наиболее близким к предлагаемому изобре тению  вл етс  сумматор с параллельным переносом , содержащий в каждом разр де реносом, содержащий в каждом разр де узел формировани  функций генерации и узел тран зита переноса, входы которых соёдинеШ с щинами значений разр дных слагаемы, узел образовани  параллельного переноса из данного разр да, входы которого соединены с выходами узлов формировани  функций гёнераЩ и транзита переноса, с шинами значений функций генерации и транзита переноса в предьщущих разр дов и с шиной значени  входного переноса cjTviMaTopa, узел формировани  суммы, входы которого соединены с выходом узла формировани  функций генерации и транзита переноса, с выходом инверсного значени  переноса узла образрвгашй параллельного переноса из данного разр да и с вьгходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из предьщущего разр да. В этом случае предполагаетс , что разр дные суммы формируютс  в соответствии с выражением Sn C„(T„ С„) + 0„С„. где G а,Ь Т а „+ Ь„ - функции соответственно генерации и тран зита переноса; Cj-, Cfi -переносы соответственно из данного и прёдыдуц его разр дов; а, -- - - разр дные сла гаемые п-го ра р да сумматора 4. Основным недостатком известного сумматоа  вл етс  невозможность полного контрол  злов образовани  параллельн ис переносов из азр дов и узлов формировани  функций геерации переноса, при организации его контро  по четности, что подтверждаетс  анализом начений булевьн разностей и их произведений: gSh аису,(,-Л ас .V4.i ЧС,,С,)( VC.); .aCCtt-(J i -i- CO-t-GmiCv,3 Си ( С.,4.)),4 Су ас. (Qvi-vH «+ 41 Syi аССОп ТпСииМТи+Спн - апСп-н атГат.- dSn d CG ц r Cи-1XTи C - ) ciGiy. -iS-« -° -° / с1Сц r-r - г: nS-Vflv Из полученных значений булевых разностей и их произведений можно сделать следующие ВЫВОДЫ: а)ошибка в образовании С переноса, вызванна  неисправностью узла образовани  параллельного переноса из п-го разр да, не вызьтает ошибок в 8« сумме, когда а Ь С Оилиа, Ь„ С,. 1, и в S. сумме, когда 1, т. е. она может быть необнаружена контролем по четности; б)неисправность узла формировани  функ1рш генерации переноса G может привести к необнаруживаемому классу ошибок в работе сумматора, если Т -ЛЦель- изобретени  - обнаружение всех ошибок , вызыьаемых одиночной неисправностью сумматора, при организации era контрол  по . четности, т. е. повышение его функциональной надежности (веро тности получени . достоверного результата). Поставленна  «ель достигаетс  тем, что в сумматор спараллельным переносом, содержащий в каждом разр де .узлы формировани  функций генерации и транзита переноса, входы которых соединены с шинами значений разр д; , ных слагаемых, узел образовани  параллельно- . го переноса из данного разр да, входы которо-, го соединены с выходами узлов формировани  функций генерации и транзита переноса, с шинами значений функций генерации и транзита переноса в предыдущих разр дах и с шиной значени  входного переноса сумматора, узел формировани  суммы, входы которого соединены с выходом узла формировани  функций транзита переноса, с выходом инверсного значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да и с выходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из предыдущего разр да, введены в каждый разр д дополнительный узел формировани  функции генерации переноса , входы которого соединены с шинами значе ний разр дных слагаемых, а выход соединен с дополнительным входом узла формировани  суммы, сумматор также содержит в каждом разр де с весом 2 (К О, 2, 4) первый элемент И, входы которого соединены с выходом дополнительного узла формировани  функции генерации переноса и С выходом инверсного значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да, второй элемент И, первый вход которого через элемент НЕ соеддшен с выходом узла формировани  функции транзита переноса, а второй вход соединен о выходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да, выходы элементо И соединены с шиной сигнализации сбо  сумматора , в каждом разр де с весом 2 сумматор содер)шт дополнительный узел образовани  переноса из данного разр да, входы кот рого соединены с выходами дополнительного узла формировани  функции генерации перено са и узла формировани  функции транзита переноса , а также с выходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного пере носа из предыдущего разр да и схему сравнени , входы которой соединены с выходом дополнительного узла образовани  переноса из данного разр да и с выходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да, а выход соединен с шиной сигнализации сбо  сумматора. При этом узел формировани  функции ген радии переноса выполнен в виде логического элемента И, входь и выход которого  вл ютс входами и выходом узла формировани  функ ции генерации переноса, а узел формировани  функции транзита переноса выполнен в виде логического элемента ИЛИ, входы и выход ко торого  вл ютс  входами и выходом узла формировани  функции транзита переноса. На чертеже приведена схема сумматора с параллельным переносом.Сумматор содержит в каждом разр де узы 1, 2. формировани  соответственно функий генерации и транзита переноса, входы котоых соединены с шинами 3 значений разр дных слагаемых узел 4 образовани  параллельного переноса из данного разр да, входы которого соединены с выходами узлов 1, 2 формировани  соответственно функций генерации и тран}ита переноса, с шинами 5 значений функций генерации и транзта переноса в предьщущих разр дах и с Ииной 6 значени  входного переноса сумматора, узел 7 формировани  суммы, входы которого соединены с выходим узла 2 формировани  функции транзита переноса, с выходом 8 инверсного значени  переноса узла 4 образовани  параллельного переноса из данного разр да и с выходом 9 пр мого значени  переноса узла 4 образовани  параллельного ;переноса из предыдущего разр да, дополнительный узел 10 формировани  функций генерации переноса, входы которого соединены с шинами 3значений разр дных слагаемых, а выход соединен с дополнительным входом узла 7 формировани  суммы; в каждом разр де с. весом 2 первый элемент И 11, входы которого соединены с выходом дополнительного узла 10 формировани  функции генерации переноса и с выходом 8 инверсного значени  переноса узла 4 образовани  параллельиого переноса из данного разр да, второй элемент И 12, первый вход которого через элемент НЕ 13 соединен с выходом узп  2 формировани  функции транзита переноса, а второй вход соединен с выходом пр мого значени  переноса-узла 4 образовани  параллельного переноса из данного разр да, выходы элементов И 11, 12 соединены с шиной 14 сигнализации сбо  сумматора; в каждом разр де с весом 2 дополнительный узел 15 образовани  переноса из данного разр да , входы которого соединены с выходами дополнительного узла 10 формировани  функцш генерации переноса и выходом узла 2 формировани  функции транзита переноса, а также с выходом 9 пр мого значени  переноса узла 4образовани  параллельного переноса из /федьщущего разр да, схему сравнени  16, входы которой соединены с выходом дополнительного узла 15 образовани  переноса из данного разр да и с выходом 9 пр мого значени  переноса узла 4 образовани  параллельного переноса из данного разр да, а выход соединен с цшной 14 сигнализации сбо  Сумматора. Сумматор работает следуюищм образом. На правильность формировани  результата сумматора вли ет работоспособность только |узлов 1, 2, 4, 7 и 10. С целью анализа возможности контрол  перечисленных схем по четности, рассмотрим следующие случаи: .

1)неисправность узла 7 или узла 10 в любом разр де сумматора может привести к возникновению только одиночной ошибки в соответствующем разр де суммы, что всегда обнаруживаетс  контролем по четности;

2)пусть неисправен узел 2 формировани  функции транзита переноса в разр де с весом 2 {апалогичные рассуждени  можно привести и дл  других разр дов сумматора). Так как произведение булевых разностей | |j:jp всегда равно нулю, то ошибка в формировании Тц функции может привести к возникновению только следующих сочетаний ошибок в разр SK ,

SK К

суммы.и переноса: S,

К+Н

к,

Я - - ° всегда

.f.

К/

будет обнаружена контролем по четности;

3)пусть возникла ошибка в образовании Сц переноса из разр да с весом 2 вследствие неисправности узла 1 или узла 4. Данна  ошибка вызовет ошибку в формировании S суммы во всех случа х, кроме тех когда; a Ьц

С. 1 или а , Ьц С 0. Если .ошибка в CK не вызывает оишбку в формировании S суммы, то она будет выделена либо элементом И 11 (при а к к-) бо элементом И 12 (при a Ьц, С 0). Кроме того, ошибка в С ц вызовет ошибку в формировании ,. сзммы, если ак+.Ь,,. О либо ошибку на выходе дополнительного узла

образовани  переноса из разр да с весом 2 если а (.V-b к,4 1, с последующим вьщелением на схеме сравнени  16. Таким образом, ошибка в Сц переносе обнаруживаетс  либо контролем но четности, если она вызывает одновременно ошибки в формировании 5ц и либо выдел етс  элементами И И, 12 и схемой сравнени  16;.

4)ошибка в образовании Сц, переноса, вызванна  неисправностью либо узла 1, либо узла 4 будет всегда вьщелена схемой сравнени  16.

Итак, сумматор с параллельным переносом позвол ет организовать обнаружение всех сочетаний ошибок, вызываемых одиночной неисправностью сумматора, при организации его контрол  по четности. Объем введенного дополнительного оборудовани  невелик и составл ет на разр де величину, примерно равную 10 в смысле цены Квайна.

В заключение целесообразно сравнить предлагаемый сумматор с параллельным переносом и обеспечивающим обнаружение всех ошибок, вызываемых одиночной неисправностью, с известным сумматором с параллельным переносом 3J, в котором также охвачено контролем все оборудование сумматора. С равнениеПоказывает , что известный сумматор значительно уступает предлагаемому сумматору по объему требуемого дл  его построени  оборудовани , а следовательно и по надежности. Действительно объем оборудовани  схемы формировани  сзМмы в предлагаемом сумматоре примерно в 1,8 раза меньше, чем в известном сумматоре, . а объем введенного дополнительно в каждый разр д контрольного оборудовани  примерно в 1,7 раза меньше в сравнении с известным сумматором .

Claims (1)

1. Сумматор с параллельным переносом, содержащий в каждом разр де узлы фор1ушрованил функций генерации и транзита переноса, входы которых соединены с шинами значений разр дных слагаемых, узел образовани  параллельного переноса из данного разр да, входы которого соединены с выходами узлов формировани  функций генерации и транзита переноса , с Нинами значений функций генерации и транзита переноса предьщ}тцих разр дов и с шиной значени  входного переноса сумматора узел формировани  суммы, входы которого соединены с выходом узла формировани  функций транзита переноса, с выходом инверсного значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да и с выходом пр мого значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из предыдущего разр да , отличающийс  тем, что, с целью повышени  его функциональной надежности, сумматор содержит в каждом разр де дополнительный узел формировани  ф нкции генерации переноса, входы которого соединенб с шинами значений разр дных слагаемых, а выход соединен с дополнительным входом узла формировани  суммы, сумматор также содержит в каждом разр де с весом 2 (К-О, 2, 4,...) первый элемент И,входы которого соединены с выхо , дом дополнительного узла формировани  функции генерации переноса и с выходом инверсного значени  переноса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да,второй элемент И, первый вход которого через элемент НЕ соединен с выходом узла формировани  фзшкции транзита переноса, а второй вход соединен с выходом пр мого значени  перенЬса узла образовани  параллельного переноса из данного разр да, выходы элементов И соединены с шиной сигнализации сбо  сумматора, в каждом разр де с весом сумматор содержит дополнительный узел образовани  переноса

из данного разр да, входы которого соединены с выходами дополнительного узла формирова