Суматор. Загальні відомості

Суматор – логічний комбінаційний пристрій, що виконує арифметичне додавання кодів двох чисел. При арифметичному додаванні виконуються й інші додаткові операції: врахування знаків чисел, вирівнювання порядків. Зазначені операції виконуються в арифметико-логічних пристроях (АЛП) чи процесорних елементах, ядром яких є суматори. Суматори класифікують по різних ознаках.

У залежності від системи числення розрізняють:

- двійкові;

- двійково-десяткові (у загальному випадку двійково-кодовані);

- десяткові.

По кількості одночасно оброблюваних розрядів чисел, що додаються:

- однорозрядні;

- багаторозрядні.

По числу входів і виходів однорозрядних двійкових суматорів:

- чвертьсуматори (елементи “сума по модулю 2”; елементи “виключаюче АБО”), що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються два однорозрядних числа, і одним виходом, на якому реалізується їхня арифметична сума;

- напівсуматори, що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, і двох виходів: на одному реалізується арифметична сума в даному розряді, а на іншому переніс у наступний (старший) розряд;

- повні однорозрядні двійкові суматори, що характеризуються наявністю трьох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, що складаються, і переніс з попереднього (молодшого) розряду, і двома виходами: на одному реалізується арифметична сума в даному розряді, а на іншому переніс у наступний (старший) розряд.

По способу представлення й обробки чисел, що додаються, багаторозрядні суматори поділяються на:

- послідовні, у яких обробка чисел ведеться по черзі, розряд за розрядом на тій самій елементній базі;

- паралельні, у яких доданки додаються одночасно по всіх розрядах, і для кожного розряду є своя елементна база.

Паралельний суматор у найпростішому випадку являє собою n однорозрядних суматорів, послідовно (від молодших розрядів до старших) з’єднаних ланцюгами переносу. Однак така схема суматора характеризується порівняно невисокою швидкодією тому, що формування сигналів суми і переносу в кожному i-му розряді виробляється лише після того, як надійде сигнал переносу з (i-1) – го розряду.

Чвертьсуматор

Найпростішим двійковим сумуючим елементом є чвертьсуматор.

Походження назви цього елемента випливає з того, що він має в два рази менше виходів і в два рази менше рядків у таблиці істинності в порівнянні з повним двійковим однорозрядним суматором. Найбільш вживані назви: елемент “сума по модулю 2” і елемент “виключаюче АБО”. Схема (рис. 1) має два входи а і b для двох доданків, що додаються, й один вихід S для суми. Роботу її відображає таблиця істинності (табл. 1),

Рис. 1. Графічне позначення чверть суматора

Рис. 2. Схеми чверть суматора

Напівсуматор (рис. 3) має два входи a і b для двох чисел, що сумуються і два виходи: S – сума, P – переніс. Позначають напівсуматор буквами HS (halfsum – напівсума). Роботу його відображає таблиця істинності (табл.)