Многотактный умножитель сложения и сдвига

Рассмотрим структуру многотактного умножителя, умножающего 2 четырехразрядных двоичных числа. При умножении необходимо сформировать 4 строки частичной суммы. Строки формируются с помощью элемента И. Например X1Y0 означает логическое И между X1 и Y0. Для формирования произведения необходимы также сумматоры и устройство обеспечивающее сдвиг частичных сумм друг относительно друга, как на рисунке 2.41.

Рисунок 2.41 - Умножитель четырехразрядных чисел. Принцип работы.

Для реализации вышеуказанных функций можно применить следующую схему многотактного умножителя:

Рисунок 2.42. Многотактный умножитель четырехразрядных двоичных чисел.

Как видно из рисунка 2.42 многоактный умножитель состоит из регистра сдвига 1 предназначенный для хранения второго множителя, сигнал ТАКТ1, осуществляющий сдвиг регистра на 1 разряд вправо. Схемы И предназначены для формирования строк частичных сумм. Сумматоры предназначены для сложения частичных сумм. Регистр сдвига 2 предназначен для хранения произведения и сдвига частичных сумм на 1 разряд вправо.

Принцип работы:

В начальный момент времени в регистре сдвига произведения содержится 0, а в регистр сдвига 1 записывается второй множитель. На входы Х0..Х3подается первый множитель, при этом младший разряд регистра сдвига второго множителя У0 подается на входы схем И, подается первый множитель. На выходах схем И формируется первая строка частичной суммы, которая подается на входы А сумматоров. На входы В сумматоров подается значение из регистра сдвига произведения. В данный момент это 0. Результат сложения записывается в регистр сдвига произведения. Далее подается ТАКТ 2, осуществляющий сдвиг содержимого регистра сдвига 2 на один разряд вправо.

Подается тактовый импульс ТАКТ 1, который сдвигает регистр сдвига 1, и на выходе регистра сдвига регистра появляется разряд Y1, который подается на схемы И, формируя на выходах схем И вторую строчку частичной суммы, которая подается на входы А сумматоров. На входы В сумматоров подается сдвинутый один раз результат из регистра сдвига 2. Результат сложения опять записывается в регистр сдвига произведения и подается ТАКТ2. Далее процесс повторяется еще 2 такта ТАКТ1 и ТАКТ2, по которым формируется третья и четвертая строчки частичных сумм.

Достоинством является простота аппаратной реализации, особенно для многоразрядных умножителей. Недостатком такого умножителя является то, что умножение происходит за несколько тактов тактовой частоты. Для четырехразрядного потребуется 4 импульса ТАКТ1 и 4 импульса ТАКТ2, что ограничивает быстродействие. Указанного недостатка лишен матричный умножитель, поскольку он выполняет операцию умножения на один такт.