Сумматор

(от позднелат. Surnmo — складываю, от лат. Summa — сумма, итог) основной узел арифметического устройства (См. Арифметическое устройство) ЦВМ, посредством которого осуществляется операция сложения чисел. При поразрядном сложении десятичных чисел (например, 157, 68 и 9) складывают сначала цифры разрядов единиц всех слагаемых (7 + 8 + 9). Результат, если это однозначное число, записывают в разряд единиц итоговой суммы, если же результат — двузначное число (как в данном примере, 7 + 8 + 9 = 24), то в итог записывают только единицы (4), а десятки (2) переносят (добавляют) в разряд десятков слагаемых (5 + 6 + 2). Затем операция сложения повторяется, но уже над десятками, после этого — над сотнями и т. Д., до получения итоговой суммы (234).

При поразрядном сложении чисел, представленных в двоичном коде, также складываются цифры слагаемых в данном разряде и к полученному результату прибавляется единица переноса (если она имеется) из младшего разряда. В результате формируются (по правилам сложения в двоичной системе счисления) значения суммы в данном разряде и переноса в старший разряд. Многоразрядный С. Для поразрядного сложения обычно состоит из соответствующим образом соединённых одноразрядных суммирующих устройств. Простейшее из них, часто называют полусумматором (ПС), в случае сложения двоичных чисел может быть собрано, например, из 4 логических элементов (См. Логический элемент) (рис. 1). «и» (2 элемента типа совпадений схемы (См. Совпадений схема)), «или» (Вентиль электрический), «не» (Инвертор).

Схема ПС может видоизменяться в зависимости от используемой системы логических элементов. ПС производит суммирование двух чисел х и у с образованием цифр суммы S и переноса с (см. Табл. 1). Однако для реализации многоразрядных С. Необходимо иметь суммирующее устройство на 3 входа (для суммирования трёх чисел — слагаемых xi и yi и переноса Ci-1 из младшего разряда), на выходах которого образуется сумма Si и перенос Ci+1 в старший разряд. Работа такого С. Отражена в табл. 2, а пример схемы дан на рис. 2. Таблица 1 ------------------------------------------ | x | y | S  | c | |-----------------------------------------| | 0 | 0 | 0 | 0 | | 1 | 0 | 1 | 0 | | 0 | 1 | 1 | 0 | | 1 | 1 | 0 | 1 | ------------------------------------------ Таблица 2 ---------------------------------------------------- | xi | yi | ci-1  | Si | ci+1 | |--------------------------------------------------| | 0  | 0 | 0 | 0 | 0 | | 0  | 0 | 1 | 1 | 0 | | 0  | 1 | 0 | 1 | 0 | | 0  | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1  | 0 | 0 | 1 | 0 | | 1  | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1  | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1  | 1 | 1 | 1 | 1 | ---------------------------------------------------- Существует множество вариантов схемной и элементной реализации С., различающихся системой счисления (двоичные, десятичные, двоично-десятичные и др.), числом входов (2-входовые и 3-входовые), способом обработки многоразрядных чисел (последовательные, параллельные, смешанные), способом организации процесса суммирования (комбинационные, накапливающие), способом организации цепей переноса (с последовательным, сквозным, групповым и одновременным переносом).

Выбор варианта С. Зависит в основном от того, какая система элементов используется в данной ЦВМ, от требуемого быстродействия и экономичности. Быстродействие С.— один из его важнейших параметров. Поэтому в ЦВМ 3-го поколения для ускорения арифметических операций применяют не одноразрядные С., а групповые, вычисляющие значения суммы и переноса сразу для группы разрядов. Кроме основной операции — суммирования, большинство С. Используется для операций умножения и деления, а также для логических операций (логическое умножение и сложение и др.). Лит. Карцев М. А., Арифметика цифровых машин, М., 1969. Каган Б. М., Каневский М. М., Цифровые вычислительные машины и системы, М., 1973. Преснухин Л. Н., Нестеров П. В., Цифровые вычислительные машины, М., 1974.

Л. Н. Столяров. Рис. 1. Схема полусумматора. Х, у — слагаемые. 5 — сумма. С — перенос в старший разряд. Рис. 2. Схема сумматора на 3 входа из двух полусумматоров (ПС) и элемента «или». Xi, yi — слагаемые. Сi-1 — перенос из младшего разряда. Si — сумма. Ci+1 — перенос в старший разряд..