Дефиниции на суматори, класификация, уравнения, структури и приложения

Основната елементарна операция, извършвана върху кодовете на числата в цифровите устройства, е аритметично събиране.

Операционен възел налогически суматор, който извършвааритметичносъбиране на кодове на две числа. При аритметично събиране се извършват и други допълнителни операции: отчитане на знаците на числата, подравняване на реда на членовете и други подобни. Тези операции се извършват в аритметични логически устройства (ALU) или процесорни елементи, чието ядро са суматори.

Суматорите се класифицират по различни критерии.

В зависимост от бройната системаима:

двоично кодиран десетичен (обикновено двоично кодиран);

други (например амплитуда).

По броя на едновременно обработените цифри на добавените числа:

По броя на входовете и изходите на едноцифрени двоични суматори:

четвъртинни суматори (елементи "сума по модул 2"; елементи "изключващо ИЛИ"), характеризиращи се с наличието на два входа, на които се подават две едноцифрени числа, и един изход, който реализира техния аритметичен сбор;

полусуматори, характеризиращи се с наличието на два входа, към които се подават едноименни цифри на две числа, и два изхода: единият реализира аритметичната сума в тази цифра, а другият прехвърля към следващата (по-висока цифра);

пълни еднобитови двоични суматори, характеризиращи се с наличието на три входа, които се захранват с едни и същи цифри на две сумирани числа и прехвърляне от предишната (по-малка) цифра, и два изхода: единият реализира аритметичната сума в тази цифра, а другият извършва прехвърлянето към следващата (по-висока) цифраосвобождаване от отговорност).

Според начина на представяне и обработка на добавените числамногоцифрените суматори се делят на:

последователен, при който числата се обработват един по един, бит по бит на едно и също оборудване;

паралелен, при който членовете се добавят едновременно за всички цифри и всяка цифра има собствено оборудване.

Паралелният суматор в най-простия случай е n еднобитови суматора, свързани последователно (от най-малките битове до най-старшите) чрез предавателни вериги. Въпреки това, такава верига на суматора се характеризира с относително ниска скорост, тъй като формирането на сигнали за сумиране и пренасяне във всяка i-та цифра се извършва само след получаване на сигнал за пренасяне от (i-1) та цифра.По този начин скоростта на суматора се определя от времето за разпространение на сигнала по веригата за прехвърляне. Намаляването на това време е основната задача при изграждането на паралелни суматори.

За намаляване на времето за разпространение на сигнала за предаване се използват:проектни решения, когато се използват най-бързите елементи във веригата за предаване; внимателно извършете окабеляване без дълги проводници и паразитни капацитивни товарни компоненти и (най-често) структурни методи за ускоряване на трансферния сигнал.

Според метода за организиране на междуразрядни трансфери, паралелните суматори, които прилагат структурни методи, се разделят на суматори:

с последователно прехвърляне;

с паралелен трансфер;

с групова структура;

със специална организация на трансферните вериги.

суматори с трансфер от край до край, при които най-малък брой логически нива се появяват между входа и изхода на трансфера на еднобитов суматор [1];

суматори сдвупроводно предаване на трансферни сигнали [1, 2];

суматори с условен трансфер (вариант на суматора с групова структура, което позволява да се намали времето за сумиране с коефициент 2 с увеличаване на оборудването с коефициент 1,5) [3];

асинхронни суматори, които генерират знак за завършване на операцията за сумиране, докато средното време за сумиране намалява, тъй като е значително по-малко от максималното.

Суматорите, които имат постоянно време, разпределено за сумиране, независимо от стойностите на членовете, се наричат синхронни.

Според метода на извършване на операцията за събиране и възможността за запазване на резултата от събиранетомогат да се разграничат три основни вида суматори:

комбинационна, която изпълнява микрооперацията "S = A плюс B", при която резултатът се издава, докато се формира (това е комбинационна схема в общоприетия смисъл на думата);

суматор със запазване на резултата "S = A плюс B";

натрупване, извършване на микрооперация "S = S плюс B".

Последните две структури са изградени или върху тригери за броене (сега практически не се използват), или според структурата "регистър за съхранение на комбиниран суматор" (сега най-използваната схема).

Най-важните параметри на суматоритеса:

статични параметри: Uin, Uin, Iin и т.н., тоест обичайните параметри на интегралните схеми;

динамични опции. Суматорите се характеризират с четири забавяния на разпространението:

от подаването на входния пренос до установяването на всички изходи на сумата на постоянно ниво при всички входове на термините;

от едновременното подаване на всички термини до установяването на всички сумарни изходи на постоянно ниво на входа за трансфер;

от прилагане на входно пренасяне до установяване на изходно пренасяне на постоянно нивовъвеждане на термини;

от подаването на всички термини до установяването на изходния пренос на постоянно ниво на входовете на термините.