Міністерство освіти і науки України Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського Теплоенергетичний факультет Кафедра АПЕПС Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів ЗВІТ ДО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ № 4 «Типові синхронні ЦП та суматори» Варіант № 25 Дата «14» Листопада 2021  Мета роботи: Закріплення знань і отримання практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових синхронних ЦП та суматорів в заданому елементному базисі. Теоретичні відомості Суматор - логічний операційний вузол, що виконує арифметичне додавання кодів двох чисел. При арифметичному додаванні виконуються й інші додаткові операції: облік знаків чисел, вирівнювання порядків доданків тощо. Зазначені операції виконуються в арифметичне-логічних пристроях (АЛП) або процесорних елементах, ядром яких є суматори. Суматори класифікують за різними ознаками. Залежно від системи числення розрізняють: виконавчі; двійковій-десяткові (в загальному випадку двійково-кодовані); десяткові; інші (наприклад, амплітудні). За кількістю одночасно оброблюваних розрядів складаються чисел: однорозрядні, багаторозрядні. Напівсуматор - це вузол з двома входами та двома виходами, який виконує операцію арифметичного додавання двох однорозрядних чисел A та B у відповідності до наступного правила: при будь-яких наборах сигналу A та B на виході сигналу суми S' формується результат додавання по модулю два, на виході сигналу переносу P' у всіх випадках буде 0, крім A=B=1, тоді P'=1. Таким чином, для реалізації напівсуматора необхідні суматор по модулю два та логічний елемент І. / / Напівсуматори: а) функціональна схема, б) умовне позначення; Повний однорозрядний суматор виконує операцію арифметичного додавання двох однорозрядних чисел Ai та Bi з урахуванням переносу з молодшого розряду. Він має три входи і два виходи (суми S та сигналу переносу P). Багаторозрядні суматори виконують операцію арифметичного додавання двох багаторозрядних чисел. Кількість входів та виходів суматора визначається розрядністю доданків. За організацією переносу розрізняють суматори з послідовним та паралельним перенесенням. Швидкодія такого суматора визначається часом розповсюдження сигналу через усі його елементи, і тому вона значно нижча за швидкодію елементів. Суматори з паралельним перенесенням володіють найвищою швидкодією завдяки тому, що мають в своїй структурі схему прискореного перенесення (СПП) в усі розряди одночасно. Багато ІМС чотирьохрозрядних суматорів мають вмонтовану СПП. В цих суматорів затримка формування суми більша за затримку формування сигналу групового переносу. Тому вмонтована СПП дозволяє значно прискорити процес додавання багаторозрядних чисел в пристрої сумування, який створений шляхом з'єднання декількох ІМС суматорів. / Cуматор з послідовним перенесенням Паралельні суматори Недоліком послідовного суматора є те, що виконання операції додавання розтягується на безліч тактів, яке гем більше, чим більше розрядність чисел. Значно менший час виконання операції має паралельний суматор. У цьому пристрої операція додавання проводиться одночасно у всіх розрядах чисел А і В, що надходять в паралельному коді. Для цього схему складають з п однорозрядних суматорів, з'єднуючи вихід переносу i-го розряду з входом перенесення сусіднього (i + 1) -го розряду. Такий суматор називають суматором з послідовним переносом. Після того як сформується результат на виходах всіх однорозрядних суматорів, він запам'ятовується в паралельному регістрі. Для того щоб на виходах однорозрядних суматорів сформувався результат, необхідно, щоб на входах присутні всі три сигналу - а i, b i, і р i. Але сигнал перенесення з розряду в розряд формується попередніми однорозрядна суматорами, причому кожний наступний суматор змушений "чекати", поки не сформується результат у всіх попередніх. В крайньому випадку можлива ситуація, коли сигнал перенесення буде послідовно передаватися через весь ланцюжок від самого молодшого розряду до самого старшого, наприклад, при додаванні чисел A = ...