Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XI.1969 58317 KI. 42 m3, 7/50 MKP G 06 f T^Sfe? CZYTELNIA Wspóltwórcy wynalazku: mgr Pelagia Waligórska, mgr Bartlomiej Glo¬ wacki, mgr inz. Andrzej Ziemkiewicz Wlasciciel patentu: Instytut Maszyn Matematycznych, Warszawa (Polaka) Sposób propagacji przeniesien w szybkich sumatorach binarnych i Przedmiotem wynalazku jest sposób propagacji przeniesien w szybkich sumatorach binarnych w elektronicznych urzadzeniach techniki cyfrowej, a w szczególnosci w urzadzeniach do dodawania i odejmowania liczb binarnych.Kazdy sumator binarny, jest urzadzeniem do dodawania liczb binarnych, zawierajacym uklady przeznaczone do tworzenia cyfr binarnych wyniku oraz uklady przeznaczone do generowania prze¬ niesien z pozycji mniej znaczacych sumatora na pozycje bardziej znaczace. Uklady realizujace przeniesienia z poszczególnych pozycji polaczone sa w tak zwana linie przeniesien.W urzadzeniach dodajacych i odejmujacych czas potrzebny na wykonanie dodawania dwóch do¬ wolnych liczb binarnych musi byc dostatecznie dlugi, aby zapewnic ustalenie sie przeniesien na wszystkich pozycjach.Najprostszym ze stosowanych ukladów jest linia przeniesien z szeregowa propagacja przeniesienia, stanowiaca uklad, w którym przeniesienie prze¬ chodzi przez poszczególne pozycje sumatora kolej¬ no, poczawszy od najmlodszych pozycji. Zasadni¬ cza wada takiego rozwiazania jest dlugi czas ocze¬ kiwania na pojawienie sie poprawnego wyniku.Znane sa równiez metody umozliwiajace osia¬ ganie wiekszej szybkosci dzialania ukladu, przy czym dwie z nich zasluguja na szczególne wy¬ róznienie a mianowicie: pierwsza z nich, tak zwana metoda skokowego przyspieszania przenie- 20 25 30 sien (skip-carry), polega na tym, ze niektóre po¬ zycje linii przeniesien rozbudowuje sie w taki sposób, iz przeniesienie propagowane z mlodszych pozycji sumatora, w niektórych przypadkach mo¬ ze omijac pewne elementy linii przeniesien. Dru¬ ga natomiast jest metoda przeniesien grupowych (look-ahead), polegajaca na tym, ze linie prze¬ niesien dzieli sie na grupy, z których kazda po¬ siada pewna liczbe pozycji linii przeniesien, z tym, ze taka grupa pozycji jest nastepnie traktowana jak jedna makro-pozycja linii przeniesien, co po¬ zwala zastapic przeniesienia z poszczególnych po¬ zycji w obrebie grupy jednym przeniesieniem grupowym.Obie powyzsze metody wykazuja jednak te nie¬ dogodnosc, ze poszczególne pozycje sumatora róz¬ nia sie miedzy soba budowa, co utrudnia kon¬ strukcje i sterowanie. Ponadto nie w kazdym przypadku spelnione sa warunki na wystapienie przeniesien przyspieszonych badz grupowych, nie w kazdym zatem przypadku nastepuje oczekiwa¬ ne przyspieszenie dzialania.Celem wynalazku jest unikniecie tych niedo¬ godnosci i dalsze zwiekszenie szybkosci dzialania sumatora.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie przeniesienia generowanego przez uklady logiczne na dowolnej pozycji do generowania przeniesie¬ nia na pozycji bardziej znaczacej, odleglej od da¬ nej o pewna, wieksza od jednosci, liczbe pozycji 583173 • ustalona dla konkretnej realizacji urzadzenia.W omawianym sposobie nie ma podzialu na gru¬ py pozycji, zatem budowa pozycji moze byc iden¬ tyczna. Dzieki temu sumator ma jednolita i przej¬ rzysta strukture, co znacznie ulatwia konstrukcje i sterowanie. Ponadto szybkosc dzialania sumato¬ ra jest wieksza niz obecnie stosowanych rozwia¬ zan (na przyklad dla sumatora 24-pozycjowego o okolo 15%). Niezaleznie od tego, ze niniejszy wy¬ nalazek jest zilustrowany i opisany na podstawie szczególnego przykladu opartego na nim rozwia¬ zania, jest oczywiste, ze rózne zmiany oraz usu¬ niecie pewnych elementów, tak w formie, jak i w szczególach, moga byc realizowane bez zasadni¬ czych odchylen od istoty i zakresu wynalazku, ujetych w niniejszych zastrzezeniach patentowych.' Wynalazek zostanie blizej wyjasniony na przy¬ kladzie dzialania urzadzenia przedstawionego na rysunkach, z których fig. 1 przedstawia fragment* sumatora zlozonego z kilku pozycji, gdzie pozycje najmlodsze polozone sa z prawej strony, oraz ilu¬ struje sposób propagacji przeniesien przy linii rozdzielonej na 3 podlinie; fig. 2 przedstawia ten sam fragment sumatora, jedynie dla wiekszej jasnosci podlinie A, B, C linii przeniesien nary¬ sowane zostaly osobno, a ponadto przerywanymi ¦liniami zaznaczono wplyw wytwarzanych w blo¬ kach la—6a funkcji wstepnie przetwarzajacych argumenty wejsciowe; fig. 3 przedstawia budowe pozycji sumatora zrealizowanego za pomoca ele¬ mentów logiki dwuwarstwowej N—OR—AND; fig. 3a przedstawia te sama pozycje sumatora przy zalozeniu, ze przeniesienie realizowane na ele¬ mencie P, reprezentowane jest przez wartosc pro¬ sta pi i fig. 4 przedstawia te sama pozycje suma¬ tora, co na fig. 3, jedynie elementy X i Y wypo¬ sazone zostaly w dodatkowe bramki, sluzace do odejmowania dwóch liczb na podstawie algoryt¬ mu, w którym odejmowanie realizuje sie przez dodanie do jednej liczby zanegowanych cyfr dru¬ giej liczby z uwzglednieniem przeniesienia poczat¬ kowego, wprowadzanego na wejscie najmlodszej pozycji sumatora.Na fig. 1, która przedstawia fragment sumatora zlozonego z kilku pozycji, symbole al do a6 ozna¬ czaja cyfry binarne jednego z argumentów doda¬ wania, symbole bl do b6 oznaczaja cyfry binarne drugiego argumentu, a symbole pi do p6 ozna¬ czaja przeniesienia generowane na poszczególnych pozycjach. Bloki la do 6a zawieraja uklady prze¬ znaczone do wstepnego przetwarzania cyfr obu ar - gumentów i wytwarzania funkcji wykorzystywa¬ nych nastepnie do generacji przeniesien oraz do wytwarzania cyfr wyniku, jak równiez uklady tworzace cyfry wyniku. Bloki ljb do 6b sa elemen¬ tami linii przeniesien. Przeniesienie generowane na dowolnej pozycji linii przeniesien omija dwie najblizsze pozycje, a wchodzi dopiero na trzecia z kolei. Wszystkie bloki moga miec dowolna konstrukcje, pod warunkiem, ze ich elementy umozliwia realizacje funkcji logicznych.Na fig. 3, która przedstawia budowe pozycji sumatora zrealizowanego przy pomocy elementów logiki dwuwarstwowej, elementy X, Y i R sluza do wstepnego przetwarzania argumentów wejscio¬ wi?. • -: < a-A < 4 ' * wyeh. Jezeli pozycje sumatora ponumerowane sa kolejno, poczawszy od pozycji najmlodszej oraz rozwazana pozycja ma pewien numer i, to na wejscie elementu X wchodza wartosci cyfr argu- 5 mentów dodawania ai oraz bi a na wejsciu ele¬ mentu Y wchodza wartosci proste cyfr ai oraz bi.Funkcje wyjsciowe xa oraz yi elementów X i Y wchodza na wejsciu elementu R. Funkcje xi, yi oraz Ri sluza wraz z wartoscia prosta i zanego- 10 wana przeniesienia pa-i i p^ z mlodszej pozycji do wyznaczenia cyfry binarnej wyniku si na elemencie S zgodnie z ponizsza tabela ai . bi Pi-i Xi yi Rd Si 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0^ 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 i*r 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 - 1 Element..P stanowi skladnik, linii przeniesien.Jezeli cyfry ai oraz bi argumentów wejsciowych sa jedynkami, wówczas Xi=l i na wyjsciu ele¬ mentu P jest zero, niezaleznie od stanu argumen- 25 /tów wejsciowych bramek 2—4 elementu P. Jezeli cyfry ai oraz bi sa zerami, wówczas Xi=0 oraz Ri=0 i iloczyny na wejsciach kazdej z bramek elementu P sa równe zeru, niezaleznie od war¬ tosci pozostalych argumentów. 30 Gdy jedna z cyfr ai lub bi jest zerem, a druga jedynka; to Xi= 0, natomiast Ri=l i wartosc wyj¬ sciowej funkcji elementu P zalezy od wartosci funkcji x, y oraz R mlodszych pozycji sumatora.Dla tych wartosci sluszne sa zaleznosci omówione 25 dotychczas. Ostatecznie na wyjsciu elementu P realizowane jest przeniesienie z danej pozycji re¬ prezentowane przez wartosc zanegowana pi. Ele¬ ment N sluzy do zanegowania funkcji wyjsciowej elementu P, a jego wyjscie sluzy wylacznie do 40 wytworzenia cyfry wyniku na starszej pozycji. PL