Устройство для сложения и вычитания в избыточной двоичной системе счисления Советский патент 1983 года по МПК G06F7/49 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в управляющих, моделирующих вычислительных машинах и устройства работающих в избыточной двоичной си теме счисления с цифрами Г, О, 1. Известно устройство для сложения в избыточной двоичной системе счисл ния. Это устройство характеризуется тем, что содержит блоки формирования отрицательной и положительной сумм, блоки формирования о рицательного и положительного п реносов, три элемента задержки и блок формирования окончательного ре зультата, причем совокупность блоков формирования отрицательной суммы и положительного переноса, а также блоков формирования положительной суммы и отрицательного переноса мо жет быть выполнена в виде двухразр ных двоичных сумматоров fl . Основные недостатки устройства заключаются в том, что, во-первых, отсутствуют элементы управления знаком операции, во-гвторых, в дировке операндов имеются запрещенные состояния, в связи с чем всегда необходим блок формирования окон чательного результата, и в-третьих суммирование чисел осуществляется в последовательном коде, Наиболее близким к предлагаемо му является устройство, которое в каждом разряде содержит блок формирования отрицательной cyiviMH и положительного переноса, блок формирова ния положительной суммы и отрицател ного переноса и блок формирования окончательного результата, причем связи между блоками выполнены таким образом, что глубина распространения переноса не превышает двух разр дов . Основным недостатком устройствапрототипа является сложность оборудования, вызванная трехшинным и чётырехшинным представлением операн дов и результатов с кодировкой, име ющей запрещенные состояния. Цель изобретения - упрощение уст ройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сложения и вычитания в избыточной двоичной системе счисления, содержащем в каждом разряде блок формирования отрицательной суммы и положительного переноса, блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок формирования окончательного результата, выходы которого соединены с выходными шинами данного разряда устройства, а входы подключены к первому выходу блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного раз ряда устройства и второму выходу бл ка формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, входы блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса соединены с шиной отрицательного значения данного разряда первого операнда устройства, первым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса данного разряда- устройства и вторым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса предыдущего разряда устройства, первый, второй и третий информационныевходы блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса соединены с шинами положительного значения данного разряда первого операнда устройства, отрицательного и положительного значений данного разряда второго операнда устройства, а первый и второй управляющие входы соединены с шина1ии знака операции устройства, блок формирования отрицательной суммы и положительного переноса каждого разряда содержит три элемента НЕ, две группы элементов И и два элемента ИЛИ, причем входы каждого элемента ИЛИ соединены с выходами элементов И соответствующей группы, а выходы - с соответствующими выходами блока, входы элементов НЕ подключены к соответствующим информационным входам блока, вход первого элемента НЕ соединен с первыми входами первых элементов И первой и второй групп, выход первого элемента НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И первой группы, первые входы второго и третьего элементов И второй группы соединены с первым и вторым управ.ляющими входами блока соответственно., первые входы четвертых элементов И первой и второй групп подключены к входу первого элемента НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с вторыми входами первых и третьих элементов И первой и второй групп, вторые входы вторых и четвертых элементов И первой и второй групп подключены к входу второго элемента НЕ, вы-. ход третьего элемента НЕ подключен к третьим входам первых и бторых элементов И первой и второй групп, . третьи входы третьих и четвертых элементов И первой и второй групп соединены с входом третьего элемента НЕ., На чертеже изображена блок-схема устройства для сложения и вычитания в избыточной двоичной системе счисления. Устройство в каждом разряде содержит блок 1 формирования отрицательной сумма и положительного переноса, блок 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса. блок 3 формирования окончательного результата, выходы которого соединены с выходными шинами данного раз ряда устройства, а входы подключены к первому выходу 4 блока 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса данного разряда и второму выходу 5 блока 2 фор мирования положительной суммы и отр цательного переноса предыдущего раз ряда устройства. Входы блока 2 форлт рования положительной суммы и отрицательного переноса соединены с шин б отрицательного значения данного разряда первого операнда, с первым выходом 7 блока 1 формирования отри цатвльной суммы и положительного пе данного разряда устройства и с вторым выходом 8 блока 1 формиро вания отрицательной суммы и положительного переноса предыдущего разряда устройства. Первый 9, второ 10 и третий 11 информационные входы блока 1 формирования отрицательной суммы и положительного переноса соединены соответственно с шинами положительного значения данного разряда первого операнда устройства, отрицательного и положительного значений данного разряда второ го операнда устройства. Первый и второй управляющие входы соединены соответственно с шинами 12 и 13 зна ка .операции устройства. В каждом ра ряде устройства блок 1 формирования отрицательной- суммы и положительного переноса содержит первый 14, второй 15 и третий 16 элементы НЕ, четыре элемента И 17-20 первой группы элементов И, четыре элемента И 21-24 второй .группы элементов и два элемент.а ИЛИ 25 и 26. Входы каждого элемента ИЛИ 25 и 26 соединены с выходами элементов И соот- , ветствующей группы, а выходы соединены с соответствукяцими выходами 7 и 8 блока. Входы элементов НЕ 14подключены к соответствующим инфор- мационным входам 9-11 блока.. Вход первого элемента .НЕ 14 соединен с первыми входами первых элементов И 17 и 21 первой и второй групп. Выход первого элемента НЕ 14 соединен с первыми входами второго 18 и третьего 19 элементов И первой группы, первые входы второго 22 и третьего 23 элементов и второй группы соединены с первым и вторым управляющими входами блока соответственно, первые входы четвертых элементов И 20 и 24 первой и второй групп подключены к входу первого элемента .НЕ 14, выход второго элеман-ца НЕ 15 соединен с вторыми входами первых 17 и 21 и третьих 19 и 23 элементов И первой и второй групп. Вторые входы вторых 18 и 22 и четвертых . 20 и 24 элементов И первой и второй групп подключены ко входу второго элемента НЕ 1.5. Выход третьего элемента НЕ 16 подключен к третьим входам первых 17 и21 и вторых 18 и. 22 элементов И первой и второй групп. Третьи входы третьих 19 и 23 и четвертых 20 и 24 элемептов И первой и второй групп соединены с входом третьего элемента НЕ 16. (совокупность элементов НЕ 15 и 16, И 17 24, ИЛИ 25 и 26 может быть выполнена, например, в виде сдвоенного мультиплексора 155КП2 ). Последовательность работы устройства состоит в задании на шинах 6 операндов, входах 9-11 знакораэрядных кодов соответствующих операндов, задании кода операци-и на шинах 12 и 13 и получении результата на выходных шинах устройства после окончания переходных процессов. Разряды входных чисел первого А и второго В операндов и выходного результата S и изйлточной двоичной системе счисления представляются в виде 1, О и 1, чему соответствуют кода, представленные в табл. 1, где Sg- код числа на входе блока формирования окончательного результата ,3. Таблица 1

Операции сложение, т.е. ,

соответствует значение О на первой 12 и l.ha второй 13 шинах знака устройства, и наоборот. Для оперг ции вычитание, т.е. , 1 на первой 12 и О на второй 13 шинах знака.

Двоичных код на втором 10 и третьем 11 информационных входах блока 1 формирования отрицательной суммы

и положительного переноса каждого разряда определяет адрес элементов И первой 17-20 и второй 21-24 групп элементов И, на выходах которых, а следовательно, и на выходах соответствующих элементов ИЛИ 25 и 26, формируются отрицательная сумма 27 и положительный перенос Pt в соответствии с табл. 2 при ,, , и С г} . J J

Таблица 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И . ВЫЧИТАНИЯ В ИЗБЫТОЧНОЙ ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ, содержащее в каждом разряде блок формирования отрицательной суммы и положительного переноса, блок формирования положительной суммы я отрицательного переноса и блок фор- мирбвания окончательного результата, выходы которого соединены с выходными шинами данного разряда устройства, а входы подключены к первому выходу блока формирования положительной суммы и отрицательного, переноса данного разряда устройства и второму выходу блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса предыдущего разряда устройства, входы блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса соединены с шиной отрицательного значения данного разряда первого операнда устройства, первым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса данного .-разряда устройства и вторым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса предыдущего разряда устройства, первый, второй и третий информационные входы блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса ;соединены с шинами положительного значения данного разряда первого операнда устройства, отрицательного и положительного значений данного разряда второго операнда устройства, а первый и второй управляющие входы соединены с знака операции устройства, отличающеес я тем, что, с целью упрощения, в каждом разряде блок формирования отрицательной суммы И положительного переноса содержит три элемента НЕ, две группы элементов И и два элемента ИЛИ, причем входы каждого элемента ИЛИ соединены с выходами элементов И соответствующей группы, а выходы - с соответствующими выхода- g ми блока, входы элементов НЕ подклю(Я чены к соответствующим информационным входам блока, вход первого элемента НЕ соединен с первыми входе ми первых элементов И первой и второй Групп, выход первого элемента НЕ соединен.с первыми входами второго и третьего элементов И первой группы, первые входы второго и третьего элементов И второй группы соединены с первым и вторым управлякАшми входа ми блока соответственно,первые входы. ел четвертых элементов И первой и второй со : групп подключены к входу первого элемен та НЕ,выход второго элемента НЕ соединен с втргаами. входами первых и третьих элементов И первой и второй групп, вторые входы -вторых и четвертых элементов И первой и второй групп подключены к входу второго элемента НЕ, выход третьего элемента НЕ подключен к третьим входам первых и BTOpwx. элементов И первой и второй групп, третьи входы третьих и четвертых элементов И первой и второй групп соединены с входом третьего элемента НЕ.

О 1 О 1 О

о о 1 1 о о 1 1 .

о о о о 1 1 1 1

1 о 1 Величины At, В и Bt задаются на первом, втором и третьем информационных входах блока 1 соответственно, а значения 2 и pt формиру-J d ются на первом 7 и втором 8 выходах блока 1 соответственно. Блок 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса может быть выполнен по схеме, аналогичной блоку 1 при задании на управляющих входах кода вычитание. Поэтом при поступлении на tero входы значений A7,ZJ и положительного переноса с предьщущего разряда Р 1 будут сформированы на первом выходке 4 значение положительной суммы z и на втором выходе 5 - отрицательного переноса Pj. согласно табл. 2 при , и e,2t. Совокупность в каждом разряде значений Zj и Р..- являетйя результао

о 1 1 1 о о о 1

о 1 1 о 1 о о 1

1 о о 1 1 о 1 том Sg выполнения операции суммирования или вычитания, в котором нулевое значение разряда может кодироваться двояко 00 или 11. В связи с этим выходы блока 2 формирования положительной суммы и отрицательного переноса могут быть использованы для организации вычислений, например, в накапливающем сумматоре. Для исключения из результата суммирования состояния 11 служит блок 3 формирования окончательно результата, выполненный, например, в виде двух- элементов ЗАПРЕТ, осуществлянзщих формирование 5T PtAzt и . За счет применение более простого кодирования, чем в прототипе, несколько упрощается структура блоков и уменьшается количество внешних выводов.