Последната редакция на тази книга е от 2021 година.

II.3. Многоразряден двоичен натрупващ суматор с транзитен пренос

Съществен недостатък на натрупващия суматор с последователен пренос е твърде голямото време за разпространение на преносите. Нещо повече, времето за разпространение е функция от броя на разрядите, в които се разпространява преносът. От своя страна възникващите преноси се изчисляват единствено според функцията на местния пренос.

За ускоряване на разпространението на преносите тук се предлага логическата функцията на преноса да реализира и възможността за транзитен пренос, според първоначалния вид на уравнението (35), което след минимизиране има вида:

Реализацията на това уравнение обаче изисква едновременното съществуване на истинните стойности на всички негови аргументи. След анализ на въведената организация при изпълнение на операция събиране се установява, че единственият момент във времето, в който горното условие може да бъде изпълнено, е моментът на подаване на втория операнд y_i. В този момент на входа на суматора съществува вторият операнд, а първият - x_i, може да бъде взет от неговия изход. Ако в този момент пристигне пренос от младшия разряд, то ще бъде изчислен преносът от текущия разряд, а той ще позволи изчисляването на всички следващи по-старши преноси. С други думи, всички преноси се изчисляват едновременно, задържат се едновременно и след това пак едновременно се подават към съответните разряди на суматора за окончателно формиране на резултата.

В резултат на тези съждения и уравненията (45) и (41) се реализира логическата схема, показана на фигура II.7. Лесно може да се установи, че това по принцип е суматор с последователен пренос, но логическата функция на преноса е реализирана изцяло, според уравнение (45). Във веригата комбинационни схеми преносите се изчисляват едновременно във времето, т.е. те възникват едновременно във всички разряди, за разлика от предидущата схема (виж фигура II.3). Така изчислените преноси се задържат чрез елементите F и постъпват на входа на суматора след изчезване на втория операнд, т.е. след управляващия сигнал УС2, също така едновременно.

Фиг. II.7. Принципна логическа схема на натрупващ суматор с транзитен пренос

Времедиаграмата за работата на този суматор позволява да бъде оценено времето за неговото превключване. По-долу, на фигура II.8, тя е построена за първите три разряда при събиране на операндите X=7 и Y=1.

където t_p е означено времето за превключване на схемите, изчисляващи преносите.

Фиг. II.8. Събиране (7+1) в суматор с транзитен пренос

Повишаване на бързодействието на този суматор е възможно чрез минимизиране на времето T. Това обаче може да стане при спазване на отношението (T ≥ t). В резултат оценката на времето за превключване добива вида:

Въпроси и задачи:

1. Постройте схемата на натрупващ суматор с транзитен пренос с конкретна реализация на схемата на задържане на преноса F.

2. Докажете, че сигналът CC от фигура II.6, с който се управлява многотактното разпространение на преноса в схемата от фигура II.7, може да се изроди в един управляващ сигнал. Определете формата му, продължителността му и момента, в който той трябва да се подаде.

3. Синтезирайте управлението на този суматор и постройте времедиаграма за неговата работа при различни операнди.

Следващият раздел е:

2.4 Двутактов натрупващ суматор