Динамо-машины  Обратные коды 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [ 64 ] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

.е = и, либо сигнал е - 1; пока предыдущий разряд не сработал, т. е. пока нет ни импульса е = О, ня импульса е = 1, в данном разряде никакие сигналы не вырабатываются. Такое построение сумматора для случая использования двоичной системы счисления (один из возможных вариантов) иллюстрируется рис. 2-27.

Выполнение переносов начинается тогда, когда на один из входов е или е младшего разряда поступает импульс от

От предыдущего разряда

\ит\

\ш!и I

/(следрющему разряду

Рис. 2-27. Участок образования сигналов двоичного переноса, построенный как двухпроводная схема.

схемы управления. При обычном арифметическом сумми- рьвании импульс должен поступать, конечно, на вход ~е (перенос в самый младший разряд есть нуль); однако в различных специальных случаях использования сумматора в младший разряд иногда подается сигнал е -\ (импульс на входе е).

Регистры, связанные с сумматором такого типа, могут быть выполнены, скажем, из феррито-транзисторных

ячеек. Для опроса ячеек первого разряда удобно использовать импульс, поступающий от схемы управления на вход е или на вход е данного разряда сумматора. Тогда сигналы на всех входах первого разряда сумматора {Ь, с и-ё или е) окажутся одновременными. С некоторым запаздыванием по времени первый разряд вырабатывает один из сигналов Е или Е, которые для второго разряда являются входными сигналами ё или е. Если эти импульсы использовать для опроса ячеек второго разряда регистров, то и во втором разряде сумматора импульсы на всех входах окажутся одновременными. Выходные сигналы Е или Е второго разряда сумматора далее используются для опроса ячеек третьего разряда регистров и т. д.

Таким образом, при выполнении суммирования каждый разряд регистров опрашивается с некоторым запаздыванием относительно предыдущего разряда, причем запаздывания Б точности соответствуют естественным задержкам сигналов переноса в сумматоре. Необходимости специально генерировать многофазную систему опросных импульсов нет.

Нри выполнении других элементарных операций, когда смещения по времени не требуется, все разряды регистров можно опрашивать одновременно.

2.5. Методы ускорения сложения в параллельных сумматорах

2.5.1. Ускорение суммирования в асинхронных устройствах. Двухпроводная схема участка образования сигналов переноса (рис. 2-27), применение которой при использовании синхронных элементов обсуждалось в 2.4.2, заимствована нами фактически из одной из ранних, работ по ускорению суммирования в асинхронных устройствах*).

Для выполнения переносов при суммировании двух т-разрядных чисел параллельным сумматором обычно отводится время порядка (1,1 1,2) ття, где - задержка

*) См. G i 1 с h г i .S t В. и др., Fast carry logic for digital computers, IRE Trans, Electronic Сотр., 1955 4, 4,

переноса в одном разряде сумматора. Коэффициент 1,1 -f--~ 1,2 берется для создания запаса на случай изменения величины Те из-за ухода питающих напряжений или ха--рактеристик элементов схемы, а также на случай отклонений в работе элемента задержки, определяющего указанный интервал времени.

Поскольку Б двухпроводной схеме участка переносов рис. 2--27 появление сигнала на одном из выходов (Е или Е) самого старшего разряда может служить сигналом об окончании переноса, применение этой схемы позволяет отводить на выполнение переносов ровно столько времени, сколько оно действительно занимает. Ясно, что выигрыш по скорости, который можно получить таким образом (порядка 10-20%), не очень значителен.-

Более значительный выигрыш по быстродействию мож--но получить, используя статистическую структуру пере--носов. С этой целью двухпроводная схема цепи образования переносов перестраивается так, чтобы всегда, когда, это возможно, сигналы наличия или отсутствия переноса из некоторого разряда в следующий формировались бы до того, как появятся соответств.уюшце сигналы из предыдущего разряда. Одно из возможных построений участка переносов одноразрядного двоичного сумматора, удовлетворяющее этому требованию, приведено на рис, 2-28. Если Б данном разряде слагаемых имеются две единицы (Ь = 1 и с = 1), то перенос в следующий разряд равеи единице (Е = 1) независимо от того, имеется ли перенос Б данный разряд; аналогичным образом при Ь = О и с = О получим Е - О независимо от наличия переноса в данный разряд. Только тогда, когда b ф с, наличие переноса в следующий разряд определяется переносом в данный разряд.

В самом трудном случае, когда во всех разрядах складываемых чисел (кроме, может быть, самого младшего разряда) имеем b Ф с, выполнение переноса занимает время шхе (т - по-прежнему количество разрядов слагаемых , Т - задержка переноса на один разряд). Однако, если все возможные пары слагаемых равновероятны, вероятность такого случая очень мала. Можно подсчитать*),

*). См. сноску на стр. 201.