ДВОИЧНЫЙ ВЫЧИТАТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК G06F7/50 H03K19/173 H03K19/21 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны двоичные вычитатели (см., например, рис.9.9б на стр. 219 в книге Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1988г.), которые содержат логические элементы и формируют двоичный код разности двух одноразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных двоичных вычитателей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырехразрядных двоичных чисел.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип двоичный вычитатель (патент РФ 2629453, кл. G06F7/50, 2017г.), который содержит восемь элементов исключающее ИЛИ, шесть элементов И и формирует двоичный код разности двух трехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырехразрядных двоичных чисел.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования двоичного кода разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и формирования бита, определяющего ее знак.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в двоичном вычитателе, содержащем восемь элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, первый вход r-го () элемента исключающее ИЛИ соединен с r-ым входом двоичного вычитателя, первый выход которого соединен с выходом первого элемента исключающее ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены пять элементов исключающее ИЛИ и четыре элемента И, первый вход и выход i-го () элемента исключающее ИЛИ и выходы седьмого, четвертого элементов И соединены соответственно с вторым и первым входами i-го элемента И и первым, вторым входами одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ, выход r-го и первый вход ()-го, выход j-го () и первый вход ()-го элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами ()-го, первым и вторым входами ()-го элементов исключающее ИЛИ, выход восьмого и первый вход девятого элементов И, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами десятого элемента исключающее ИЛИ, выходом ()-го элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, а второй вход r-го и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, восьмого, десятого и тринадцатого элементов исключающее ИЛИ.

На чертеже представлена схема предлагаемого двоичного вычитателя.

Двоичный вычитатель содержит элементы исключающее ИЛИ 1₁,…,1₁₃ и элементы И 2₁,…,2₁₀, причем первый вход и выход элемента 1_i () и выходы элементов 2₇, 2₄ соединены соответственно с вторым и первым входами элемента 2_i и первым, вторым входами элемента 1₁₁, выходы элементов 2_r (), 1_r+1 и выходы элементов 2_j (), 1_j+1 соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 1_r+4 и первым, вторым входами элемента 1_j+3, выходы элементов 2₈, 1₉ и первый, второй входы элемента 1_j+7 соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 1₁₀ и выходами элементов 2_j+4, 1_j+6, а первый, второй входы элемента 1_r и первый, второй входы элемента 1₄ соединены соответственно с r-ым, ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами элементов 1₁, 1₅, 1₈, 1₁₀ и 1₁₃.

Работа предлагаемого двоичного вычитателя осуществляется следующим образом. На его первый,…,четвертый и пятый,…,восьмой входы подаются соответственно двоичные сигналы и , которые задают подлежащие обработке четырехразрядные двоичные числа , , причем и определяют значения старших и младших разрядов соответственно. Поскольку наборы 00 и 11 значений сигналов (), являются равноценными для элементов 1_k, 2_k, достаточно рассмотреть функционирование предлагаемого вычитателя для следующих наборов значений этих сигналов: 00, 01, 10. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов предлагаемого вычитателя, полученные с учетом работы его элементов для всех возможных комбинаций указанных наборов.

00 00 00 00 00000 01 01 10 00 10110 00 00 00 01 11111 01 01 10 01 10101 00 00 00 10 00001 01 01 10 10 10111 00 00 01 00 11110 01 10 00 00 11100 00 00 01 01 11101 01 10 00 01 11011 00 00 01 10 11111 01 10 00 10 11101 00 00 10 00 00010 01 10 01 00 11010 00 00 10 01 00001 01 10 01 01 11001 00 00 10 10 00011 01 10 01 10 11011 00 01 00 00 11100 01 10 10 00 11110 00 01 00 01 11011 01 10 10 01 11101 00 01 00 10 11101 01 10 10 10 11111 00 01 01 00 11010 10 00 00 00 01000 00 01 01 01 11001 10 00 00 01 00111 00 01 01 10 11011 10 00 00 10 01001 00 01 10 00 11110 10 00 01 00 00110 00 01 10 01 11101 10 00 01 01 00101 00 01 10 10 11111 10 00 01 10 00111 00 10 00 00 00100 10 00 10 00 01010 00 10 00 01 00011 10 00 10 01 01001 00 10 00 10 00101 10 00 10 10 01011 00 10 01 00 00010 10 01 00 00 00100 00 10 01 01 00001 10 01 00 01 00011 00 10 01 10 00011 10 01 00 10 00101 00 10 10 00 00110 10 01 01 00 00010 00 10 10 01 00101 10 01 01 01 00001 00 10 10 10 00111 10 01 01 10 00011 01 00 00 00 11000 10 01 10 00 00110 01 00 00 01 10111 10 01 10 01 00101 01 00 00 10 11001 10 01 10 10 00111 01 00 01 00 10110 10 10 00 00 01100 01 00 01 01 10101 10 10 00 01 01011 01 00 01 10 10111 10 10 00 10 01101 01 00 10 00 11010 10 10 01 00 01010 01 00 10 01 11001 10 10 01 01 01001 01 00 10 10 11011 10 10 01 10 01011 01 01 00 00 10100 10 10 10 00 01110 01 01 00 01 10011 10 10 10 01 01101 01 01 00 10 10101 10 10 10 10 01111 01 01 01 00 10010 01 01 01 01 10001 01 01 01 10 10011

Согласно представленной таблице имеем , где - четырехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами ( и определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно), причем если число D является положительным либо , то , если отрицательным, то и оно представлено в дополнительном коде.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый двоичный вычитатель обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как формирует двоичный код разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении формирования двоичного кода разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и формирования бита, определяющего ее знак. Двоичный вычитатель содержит тринадцать элементов исключающее ИЛИ и десять элементов И. 1 ил., 1 табл.

Двоичный вычитатель, содержащий восемь элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, причем первый вход r-го () элемента исключающее ИЛИ соединен с r-ым входом двоичного вычитателя, первый выход которого соединен с выходом первого элемента исключающее ИЛИ, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пять элементов исключающее ИЛИ и четыре элемента И, первый вход и выход i-го () элемента исключающее ИЛИ и выходы седьмого, четвертого элементов И соединены соответственно с вторым и первым входами i-го элемента И и первым, вторым входами одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ, выход r-го и первый вход ()-го, выход j-го () и первый вход ()-го элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами ()-го, первым и вторым входами ()-го элементов исключающее ИЛИ, выход восьмого и первый вход девятого элементов И, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами десятого элемента исключающее ИЛИ, выходом ()-го элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, а второй вход r-го и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, восьмого, десятого и тринадцатого элементов исключающее ИЛИ.