Сумматоры

Сумматоры выполняют арифметическую операцию сло­жения двух чисел.

Они имеют как самостоятельное значение, так и явля­ются составной частью арифметическо-логического устрой­ства (АЛУ). При организации различных вычислительных процессов суммированию отводится главная роль, оно яв­ляется основной операцией. Например, вычитание — это суммирование с использованием дополнительного либо обратного кода, умножение сводится к сдвигу и сложе­нию (суммированию) двоичных чисел. Следует отметить, что сумматоры являются логическими устройствами, фун­кционируют по законам алгебры логики, но выполняют операцию арифметического, а не логического сложения.

В соответствии с определением, сумматор суммирует два числа. Выходной сигнал зависит только от двух вход­ных сигналов, действующих на входе в текущий момент. Следовательно, сумматор является комбинационным уст­ройством. Однако, некоторые сумматоры, например, на­капливающий сумматор и другие, содержат в своем соста­ве элементы памяти.

По числу выводов различают: полусумматоры, одно­разрядные сумматоры, многоразрядные сумматоры.

Полусумматор имеет два входа и два выхода, предназ­начен для сложения двух одноразрядных слов и формиру­ет на своих выходах сигнал суммы и сигнал переноса в старший разряд.

Одноразрядный сумматор имеет три входа и два выхо­да, предназначен для сложения двух одноразрядных слов и формирует сигнал выхода и сигнал переноса в старший разряд из входных слов и сигнала переноса из младшего разряда.

Многоразрядный сумматор предназначен для сложе­ния многоразрядных слов.

В настоящее время выпускают микросхемы одно-, двух- и четырехразрядные сумматоры. Маркировку микросхем — сумматоров можно определить по буквам ИМ — функци­ональное назначение, например, К555ИМ6 — четырехраз­рядный полный двоичный сумматор. На принципиальных схемах сумматоры обозначают буквами SM (рис. 3.50).

В зависимости от способа обработки чисел сумматоры разделяются на сумматоры последовательного и параллель­ного типов. Сложение чисел в последовательных суммато­рах осуществляется поразрядно, последовательно во времени.

В сумматорах параллельного действия сложение всех разрядов многоразрядных чисел происходит одновременно.

По способу тактирования различают синхронные и асинхронные сумматоры. В синхронных сумматорах опе­рация сложения осуществляется по тактовым импульсам, и время ее проведения не зависит от длины разрядов ко­дов, остается постоянным. В асинхронных сумматорах время выполнения операции зависит от длины входных кодов и поэтому необходимо формировать признак окон­чания операции.

В зависимости от используемой системы счисления различают двоичные, двоично-десятичные и другие типы сумматоров.

В виду особой важности сумматоров разработано боль­шое количество разнообразных схем на основе различных алгоритмов синтеза. Рассмотрим наиболее характерные схемы построения сумматоров.