Методи удосконалення структур швидкодіючих однорозрядних та багаторозрядних двійкових суматорів

Возна Н.; Я. М. Николайчук; А. Я. Давлетова

Запропоновано методи удосконалення структур швидкодіючих однорозрядних та багаторозрядних двійкових суматорів із гранично високою швидкодією та мінімальною апаратною складністю. Запропоновано спрощення структури логічного елемента "Виключаюче АБО" реалізацією на основі логічного елемента "Виключаюче І" та удосконалені структури однорозрядних неповних суматорів на основі логічного елемента "Виключаюче І". Наведено порівняльне оцінювання структурної, функціональної та відносної функціонально-структурної складностей їх схемотехнічних реалізацій. Запропоновано структури повних однорозрядних суматорів із розширеними функціональними можливостями. Наведено оцінки структурних та функціональних характеристик схемотехнічних рішень таких однорозрядних суматорів. Запропоновано оптимізацію структури багаторозрядних комбінаційних суматорів. Досліджено багаторозрядні комбінаційні суматори пірамідального типу з однофазними та парафазними інформаційними зв'язками. Наведено порівняльні характеристики оцінок структурної складності комбінаційних суматорів залежно від розрядності вихідних кодів.

binary adders

структурна складність

speed performance

[1] Yakubovskyi S. V. Tsyfrovye i analohovyie intehralnyie mikroskhemy: Spravochnik / S. V. Yakubovskyi, L. Y. Nysselson, V. Y. Kuleshova i dr.; Pod red S. V. Yakubovskoho. M.: Radio i sviaz, 1990. 496 str.

[2] Uhriumov E. P. Tsyfrovaia skhemotekhnika / E. P. Uhriumov. SPb.: BKhV-Sankt-Pererburh. 2000. 528 str.

[3] Maiorov S. A. Pryntsypy orhanizatsii tsifrovykh mashyn / S. A. Maiorov, H. Y. Novykov. L.: Mashynostroenye, 1974. 306 c.

[4] Shylo V. L. Populiarnie tsyfrovyie mykroskhemy: Spravochnyk / V. L. Shylo. M: Radio i sviaz, 1988. 352 str.

[5] Kartsev M. A. Arifmetika tsyfrovykh mashyn / M. A. Kartsev. Hlavnaia redaktsyia fyzyko-matematycheskoi literatury izdatelstva "Nauka". 1969. 576 str.

[6] Hlushkov V. M. Syntez tsyfrovykh avtomatov / V. M. Hlushkov. M.: Fizmathiz, 1962. 476 s.

[7] Akushskyi I. Ia. Mashynnaia arifmetika v ostatochnykh klassakh / I. Ia. Akushskyi, D. I. Yuditskii. M.: Sov. radio, 1968. 440 s.

[8] Brammer Yu. A. Tsyfrove ustroistva: Ucheb. Posobie dlia vuzov / Yu. A. Brammer, I. N. Pashchuk. M.: Vysshaia shkola. 2004. 229 s.

[9] Orlov S. A. Ohranizatsiia ЭVM i sistem / S. A. Orlov, B. Ia. Tsylker. SPb.: Piter. 2011. 688 str.

[10] Harris D. M. Digital Design and Computer. Architecture / David Money Harris, Sarah L. Harris. Morgan Kaufman. English Edition. 2013. 690 r. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394424-5.00006-9

[11] Kumar A. Anand Fundamentals of Digital Circuits / A. Anand Kumar / Prentice-Hall of India Pvt. Ltd, 2007. p. 664.

[12] Melnyk A. O. Arkhitektura kompiutera / A. O. Melnyk / Naukove vydannia. Lutsk: Volynska oblasna drukarnia, 2008. 470 s.

[13] Spetsializovani kompiuterni tekhnolohii v informatytsi / za zahalnoiu redaktsiieiu Ya.M. Nykolaichuka. Ternopil: Vyd-vo Beskydy, 2017. 919 s.

[14] Melnyk A. O. Realizatsiia prohramnykh spetsializovanykh protsesoriv u rekonfihurovnykh pryskoriuvachakh universalnykh kompiuteriv / A. O. Melnyk, A. M. Salo, V. A. Klymenko, L. O. Tsyhylyk, A. V. Yurchuk // Visn. Nats. un-tu "Lviv. politekhnika". 2009. No. 658. S. 69-77.

[15] Melnyk A. Parallel Conflict-Free Ordered Access Memory Based Programmable Hardware Accelerator Structure / A. Melnyk, V. Melnyk // 9th International Conference on Advanced Computer Information Technologies, ACIT 2019 - Proceedings 8779928, pp. 179-82. https://doi.org/10.1109/ACITT.2019.8779928

[16] Melnyk A. Ordered access memory based programmable hardware accelerator parallel architecture / A. Melnyk, V. Melnyk // 5th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems, CADSM 2019 - Proceedings 8779249. https://doi.org/10.1109/CADSM.2019.8779249

[17] Nykolaichuk Ya.M. Teoriia dzherel informatsii. Monohrafiia: Ternopil: TNEU, 2008. 536 s.

[18] Nykolaichuk Ya. M. Kody polia Halua: teoriia ta zostosuvannia - Ternopil: Ternohraf, 2012, 576 s.

[19] Shatyllo V. V., Prokhorov S. N., Yavyts L. S. Matrichnyi umnozhytel // AS № 1615704 SU, Biulleten No. 47. 1990.

[20] Hrybok N. Y., Obukhanych R.-A. V. Kvadrator // A.S. SSSR No. 475619. Biulleten No. 24. 1975. [21] Nykolaichuk Ya. M. Chisloimpulsnoe mnozhytelnoe ustroistvo // A.S. SSSR No. 754414. Biulleten No. 29. 1980.

[22] Drozd A. B. Rabochee diahnostirovanie bezopasnykh informatsyonno-upravliaiushchykh sistem / A B. Drozd, B. C. Kharchenko, S.H Antoshchuk y dr. / Pod red A B. Drozda, B. C. Kharchenko. Kh. Nats aerokosmicheskyi un-t im. N. E. Zhukovskoho "KhAI". 2012. 614 s.

[23] Hrinberh I. P., Kombinatsyonnyi summator // Patent RU No. 2514785, Biul. No. 13, 2014.

[24] Krulikovskyi B. B. Teoriia ta systemni kharakterystyky elementarnykh komponentiv ta sumatoriv problemno-oriientovanykh spetsprotsesoriv / B. B. Krulikovskyi, A. Ia. Davletova // Mizhnarodnyi naukovotekhnichnyi zhurnal "Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii". 2015. No. (29). C. 84-95.

[25] Davletova A. Ia., Nykolaichuk Ya. M. Odnorozriadnyi napivsumator. Patent na korysnu model No. 115861. MPK G06F 7/00 (2017.01). Opubl. 25.04.2017, Biul. No. 8.

[26] Krulikovskyi B. B., Davletova A. Ia., Vozna N. Ia., Nykolaichuk Ya.M. Odnorozriadnyi sumator. Patent na korysnu model No. 109136. MPK G06F 7/00. Opubl.10.08.2016, Biul. No. 15.

[27] Davletova A. Ia., Krulikovskyi B. B., Vozna N. Ia., Nykolaichuk Ya.M. Odnorozriadnyi sumator. Patent na korysnu model No. 109142. MPK G06F 7/00. Opubl.10.08.2016, Biul. No. 15.

[28] Pat. 115861 Ukraina MPK G06F 7/00 (2017.01) Odnorozriadnyi napivsumator / A. Ia. Davletova, Ya. M., Nykolaichuk / No. u2016 12463; zaiavl.07.12.2016; opubl. 25.04.2017, Biul. No. 8.

[29] Pat. 17572 Ukraina MPK G06F 7/38 (2006.01) Sumator z pryskorenym perenosom / Krulikovskyi B. B., Vozna N. Ia., Hryha V. M., Nykolaichuk Ya. M., A. Ia. Davletova / No. u 2017 01336; zaiavl. 13.02.2017; opubl. 26.06.2017, Biul. No. 12.

[30] Pat. 116601 Ukraina MPK G06F 7/501 (2006.01) Kombinatsiinyi sumator / B. B. Krulikovskyi, N. Ia. Vozna, Hryha V. M., Nykolaichuk Ya. M. No. a 2017 00814 zaiavl.30.01.2017; opubl.10.04.2018, Biul. No. 7/2018.

[31] Pat. 124563 Ukraina MPK (2018.01) G06F 7/00 Povnyi odnorozriadnyi sumator / Ya.M. Nykolaichuk, V. M. Hryha, N. Ia. Vozna, A. Ia. Davletova / No. u 2017 11720; zaiavl. 30.11.2017; opubl. 10.04.2018, Biul. No. 7.

[32] Pat. 132520 Ukraina MPK (2006.01) G06F 7/52 Matrychnyi peremnozhuvach / V. M. Hryha, A. Ia. Davletova, Ya. M. Nykolaichuk No. u 2018 10301; zaiavl. 17.10.2018; opubl. 25.02.2019, Biul. No. 4.

[33] Krulikovskyi B. Synthesis of components of high performance special processors of execution of arithmetic and logical operations data processing in theoretical and numerical basis rademacher / B. Krulikovskyi, A. Davletova, V. Gryga, Y. Nykolaichuk // 2017 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics, CADSM 2017 - Proceedings 7916118, pp. 214-217. https://doi.org/10.1109/CADSM.2017.7916118

[34] Krulikovskyi B. The method to optimize structural, hardware and time complexities characteristics multibit adders of special processors for data encryption / B. Krulikovskyi, N. Vozna, V. Kimak, A. Davletova // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science, Proceedings of the 13th International Conference on TCSET 2016 7452087, pp. 455-459. https://doi.org/10.1109/TCSET.2016.7452087

[35] Vozna N. Ia. Osnovy teorii strukturyzatsii polifunktsionalnykh elementiv skladnykh system // N. Ia. Vozna- Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. - Khmelnytskyi, 2015. No. 2 (223). S. 204-208.

[36] Vozna N. Ia. Strukturyzatsiia polifunktsionalnykh danykh: teoriia, metody ta zasoby: Monohrafiia / N. Ia.Vozna. Ternopil: TNEU, 2018. 378 s.

[37] 20. Pat. 115751 Ukraina MPK G06F 7/501 (2006.01) Kombinatsiinyi sumator / N. Ia. Vozna, B. B. Krulikovskyi, V. M. Hryha, A. Ia. Davletova, Ya. M. Nykolaichuk No. a 2017 01347 zaiavl. 13.02.2017; opubl. 11.12.2017, Biul. No. 23/201.