Суматори

До складу арифметико-логічних пристроїв (АЛП) входить декілька вузлів, основним із яких є суматор.

Суматор – це електронний пристій для виконання операцій додавання. В кожному розряді використовується однорозрядний суматор на три входи.

На рис.2.14 наведене умовне позначення однорозрядного суматора, де х_і,у_і – доданки; Р_і – вхідне перенесення; S_i – результат додавання; Р_і+1 – вихідне перенесення в наступний (старший) розряд. На вхід однорозрядного суматора подаються три аргументи:два є доданками однакового розряду, а третій – перенесеним із сусіднього молодшого розряду.

x_i S_i

y_i

P_i+1 P_i

Рис.2.14. Суматор

Суматор володіє двома входами, по одному із яких видається сума цих трьох чисел S, а по другому – перенесення в старший розряд. Принцип роботи однорозрядного суматора пояснюється в таблиці 2.2

Таблиця 2.2

xi	yi	Pi	Si	Pi+1	xi	yi	Pi	Si	Pi+1
0

Дану таблицю можна математично зобразити так:

0,якщо x_i + y_i + P_i = 10 або 00;

S_i = {

1, якщо x_i + y_i + P_i = 11 або 01

0, якщо x_i + y_i + P_i = 00 або 01;

P_i+1 = {

1, якщо x_i + y_i + P_i = 10 або 11.

Однорозрядні суматори поділяються на комбінаційні та накопичувальні.

У комбінаційних суматорах два доданки та вхідне перенесення додаються відразу на одній схемі та сума на виході може бути використана для запису в регістр результату. У накопичувальних суматорах функцію додавання виконує однорозрядний лічильник, тобто тригер в режимі рахування. Додатково повинно бути організоване коло розповсюдження перенесення. У таких суматорах операція додавання розподілена за часом.

На рис.2.15 приведена схема однорозрядного комбінаційного суматора.

x_i y_i P_i+1

S_i

P_i

P_i

Рис.2.15.

x_i y_i P_i+1

Суматори можуть бути послідовної дії, котрі послідовно додають розряди двох чисел з допомогою однорозрядного суматора. В однорозрядний суматор доданки поступають із двох регістрів в послідовному коді, починаючи із молодшого розряду. Одиниця перенесення при такому додаванні (якщо вона появиться) заноситься в проміжну пам¢ять, реалізовану у вигляді однорозрядного регістра, де зберігається до приходу наступного розряду доданків. Такий процес додавання продовжується стільки тактів, скільки розрядів у доданків.

Суматор паралельної дії додає два числа одночасно за всіма розрядами з допомогою n-розрядних суматорів. Виходи перенесення між розрядами з¢єднані безпосередньо різними способами.

На рис.2.16 наведено схему суматора паралельної дії комбінаційного типу.

Y₁ S₁

X₁

P₂ P_{n - 2}

Y_{n – 2} S_{n - 2}

X_{n - 2}

Y_{n – 1} S_{n - 1}

X_{n - 1}

P_{n - 1}

Y_n S_n

X_n

P_n

Рис.2.16.Суматор паралельної дії.

У даній схемі вихід перенесення Р_і комутується зі входом (і – 1)-го розряду. Передача Р₁ на вхід суматора DD_n забезпечує додавання чисел в оберненому коді.

Швидкодія суматора – це максимальний час додавання з моменту подачі доданків.