Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра АСУ
Лабораторна робота №3 “Суматори” Мета роботи – вивчення принципів побудови комбінаційних суматорів та дослідження їх роботи. Загальні положення. Комбінаційні суматори. Функціональні вузли, що здійснюють арифметичне підсумовання (додавання) чисел називаються суматорами. Уцифровій техніці додаваня виконується в основному над двійковими числами (кодами). Додавання багаторозрядного слова за допомогою суматора здійснюється порозрядно з урахуванням переносу в сусідній старший розряд. Тому при побудові багаторозрядного суматора необхідно врахувати не лише появу переносу в деякому розряді, але й можливість одержання переносу від сусіднього молодшлгл розряду. Особливістю комбінаційних суматорів є відсутність пристроїв запам’ятовування і тому результат на виході комбінаційних суматорах зникає зразу після припинення дії вхідних сигналів. Для додавання двійкових чисел можуть застосовуватися як одно-, так і багаторозрядні суматори, сама процедура додавання може здійснюватися або послідовно, починаючи з молодшлгл розряду, або паралельно, коли всі розряди чисел додаються одночасно. Важливою ознакою паралельного суматора є спосію організації переносу при додаванні. Розрізняють суматори з послідовним, паралельним та груповим переносом. Однорозрядний суматор складається з напівсуматорів. Напівсуматор. Напівсуматор – це пристрій, що має два входи (для доданків а і б) і два виходи (суми і переносу Р), який призначений для додавання за правилами, що наведені в таблиці (1). З даної таблиці видно, що напівсуматор виконує додавання двох однорозрядних двійкових чисел з формуванням суми і переносу в наступний старший розряд. Формування суми і переносу в напівсуматорі відбувається згідно з виразами:
Рис.2 Структурна схема напівсуматора Відповідно до наведених виразів сируктура напівсуматора містить два логічні елементи і зображена на рис.2 Повний суматор (рис.3) реалізує додавання двох однорозрядних двійкових чисел з врахуванням переносу з молодшого розряду. Тому він має три входи і два виходи. Логіка роботи повного суматора наведенр в таблиці 2.
Згідно з таблицею 2, робота повного суматора двійкових чисел описується такими логічними виразами:
(1)
(2) За виразами (1) і (2) можна побудувати повний суматор, структура якого зображена на рис.4 Рис. 4 Структурна схема повного суматора Паралельні суматори. Паралельний суматор з послідовним переносом. Він додає два багаторозрядні числа одночасно з послідовною передачею переносу, як це показано на рис.5 На вході переносу молодшого розряду Ро установлюють низький потенціал (Ро=0), бо до нього не поступає перенос. У процесі послідовного проходження переносу в кожному розряді суматора встановлюється кінцеве значення суми. Час спрацювання такого суматора рівний t=nхtсм1, tсм1 – це час спрацювання однорозрядного суматора. Паралельний суматор з паралельним переносом. Застосовується для зменшення часу додавання. В них вхідний перенос вибирається незалежно від переносу сусіднього розряду. Принцип прискореного переносу полягає в тому, що для кожного двійкового і-того розряду додатково утворюються два сигнали: генерації переносу і поширення переносу. Процес формування прискореного переносу у паралельному суматорі описується виразом: Pі+1=GіVhіPі (2) Звідси очевидно, що біт переносу в довільному розряді суматора принципово може бути сформованим відразу, як тільки визначиться біт переносу в молодшому розряді. Паралельний суматор з груповим переносом. Він складається з n-розрядного суматора, що має k груп, в межах кожної з яких формування переносу здійснюється одночасно, без затримки від розряду до розряду. Вхід переносу від молодшої групи є одним з доданків для формування переносу в чергові старші групи. Порівняно з суматором з паралельним переносом у чистому виді у суматора з груповим переносом досягається більша швидкодія за рахунок паралельного переносу між групами у поєднанні з паралельним переносом всередині групи. Це найбільш швидкодіючі суматори у діапозоні розрядності n=24-64. Чотирьохрозрядний паралельний суматор (К155ИМ3). Мікросхема (К155ИМ3) є чотирьохрозрядний паралельний суматор, що складається з генератора розрядів суми і схеми прискореного переносу (рис.6) Умовне позначення мікросхеми (К155ИМ3) і її цокольовка показана на рис.7 Суматор працює зі словами як додатньої (високий рівень – одиниця), так і від’ємної (низький рівень – одиниця) логіки. Приклади додавання чисел мікросхемою показані в таблиці 3. Табл. 3. Дані на вході Сn A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 




 Елект.рівень H H B H B B H H B B B H H B  Активний рівень В 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1  Активний рівень Н 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0