Вычислительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G06F7/62 

входами второго элемента .ИЛИ, вторые входы шестого и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соединен с входом управления умножением устройства, второй вход девятого элемента И - с входом управления вычитанием устройст-г на.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второйсчетчики, реверсивный счетчик, .дешифратор нуля,схему сравнения, управляемый делитель частоты, одновибратор, триггер, пять элементрв И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И - с первым входом элемента И-НЕ, с входом одновибратора и с первым информационным входом устройства, выход первого элемента И - с тактовым входом первого счетчика, второй вход второго ; элемента И - с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И - с выходом элемента И-НЕ, выход второго элемента И - с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента И-НЕ - с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера - с вторым входом третьего .элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьего элемента И - с первым входом второго элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя ч стоты, установочные входы которого соединены соответственно с. разрядными ;выходами первого счетчика, с входами ,первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика и с входами дешифратора нуля, выхЪд схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с, выходом одновибратора, а выход - с первым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход депшфратора нуля - с входом установки в . нуль триггера, выход пятого элемен- ( та И - с вторым входом второго элр(Л мента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с пелью расширения функциональных возможностей за счет возможности вы- а полнения операций сложения и вычитания помимо операций умножения и деления временных интервалов, в него введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, причем выход третьего элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента Ц, выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым йходами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, вторые входы четвертого и пятого элементов И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выход второго элемента И - с первым входом девятого элемента И, выход1}1 восьмс-:о и девятого элементов И соединены со ответственно с третьим и четвертым

Изобретение относится к автоМатике и вычислительной технике и может быть использовано в информационноизмерительных системах для выполнения арифметических операций над времяимпульсными сигналами. Известно вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики схему сравнения, одновибратор и элементы И, ИЛИ, НЕ {1}. Однако устройство позволяет выполнять ТОЛЬКО операции.деления врем импульсных сигналов, что ограничивает его функциональные возможности Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, содержащее счеТчики, первый тлз которых подключен счетным входом к выходу первого элемента И, а выходами - к первой группе входов блока сравнения кодов соединенного второй группой входов с выходами второго счетчика, а выходом с первым входом первого элемента ИЛИ второй вход которого через одновибратор подклю 1ен к шине ввода первого времяимпульсного сигнала и к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов и с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а выходом - к суммирующему входу второго счетчика, триггер, дешифратор нуля, элемент И-НЕ, второй элемент ИЛИ третий, четвертый и пятый элементы И и управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с выходом третьего элемента И и с первым входом второго элемента ИЛИ, управляющими входами - с выходами первого счетчика, а выходом - с вычитающим входом второго счетчика, подключенного выходами к входам дешифратора, нули,.а входом обнуления - R выходу четвертого элемента И, соединенного первьом входом с шиной установки режима Деление, первым входс 1 элемента И-НЕ с первым входом пятого элемента И, а вторым, входом - с первым входом первого элемента ИЛИ, : подключенного выходом к второму входу пяЕого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу третьего счетчика, причем.выход дешифратора нуля соединен с перВЕлм в.ходом триг.гера, подключенного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а выходом - к первому входу третьего элемента И, соединенного вторЬм и третьим в.ходами соответственно с выходом генератора импульсов и с шиной установки режима Умножение, а элемент И-НЕ подключен втоЕЖЯМ входом к шине ввода первого времяимпульсного сигнала, а выходом к третьему входу второго элемента И 2. . . Недостатком этого устройства является то, что ОНО позволяет выполнять только операции деления и перемножения зремяимпульсных сигналов, что ограничивает его функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности выполнения операций сложения и вычитания помимо .операций умножения и деления временных интервалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, дешифратор нуля, схему сравнения, управляемый делитель частоты, одновибратор, триггер, пять элементов И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И - с первым входом элемента И-НЕ/, с входом одНовибратора и с первьм информационным входом устройства, выход первого элемента И с тактовым входом первого счетчика, второй вход второго элемента и соединен с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И - с выходом элемента И-НЕ, выход второго элемента и - с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента И-НЕ с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера с вторым входом третьего элемента И третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьегр .элемента И - с первым входом второго элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя частоты, уста,новочные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами рервого счетчика, с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами ревероивного счетчика и с входами дешифратора нуля, выход схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход кото рого соединен с выходе одновибратора, а выход - с первым ,входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сбросу реверсивного счетчика, выход дешифратора нуля - с входом установки в нуль триггера, выход пятого элемента -И - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, причем выход третьего элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторалм входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с. входом вычитания реверсивного счетчика, вторые входы четвертого.и пятого элементов И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выход второго элемента И с первым вХОДСЯ4 девятого элемента И, выходы восьмого и девятого элементов И соединены соответственно с, третьим и четвертым входами второ-. го эледлента ИЛИ, вторые входы шестого и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соединен с входом управления умножением устройства, второй вход девятого элемента И - с входом управления вычитанием устройства.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Вычислительное устройство содер жит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И 2 и 3, элемент И-НЕ 4, один из

входов которого подключен к первому информационному входу 5 устройства и к второму входу первого элемента И 2, другой вход - к входу 6 управления делением и вычитанием устройства, а выход .- к второму входу второго элемента И 3, третий вход которого подключен к второму.информационному входу 7 устройства, а выход - к суммирующему входу реверсивного счетчика 8, выходы которого соединены с входами первой группы схемы 9 сравнения, вхо1ды второй группы которой соединены с выходами первого счетчика 10,. «счетный вход которого подключен к ВЫХОДУ первого элемента И 2, одновибратор 11 вход которого подключен к первому информационному входу 5 устройства, а выход - к одному из входов первого элемента ИЛИ 12, Другой вход которого соединен с выходом схемы 9 сравнения, дешифратор 13 нуля, входы которого соединены с вькодами реверсивного счетчика .8, а выход - с однЙ1(4 из входов триггера 14, другбй вход которого подключе Н к второму информационнтэму входу 7 устройства, а выход - к первому входу третьего элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов, третий вход с входом 16 управления умножением и сложением устройства, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ 17 и со счетным входом управляемого делителя 18 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого счетчика 10, четвертый элемент И 19, входы которого соединены с выходОм схемы 9 сравнения и с входом 2 управления делением устройства, а выход - с входом сброса счетчика 8, пятый элемент И 21, входы которого соединены с входом 20 управления делением устройства и с выходом первого элемента ИЛИ 12, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 22, шестой и седьмой элементы И 23 и 24, пепервые входы которых соединены с входом 25 управления сложением и входом 26 управления умножением устройства соответственно, вторые входы - с выходамитретьего элемента .И 15 и управляемого делителя 18 частоты, а выходы через третий элемент ИЛИ 27 - с вычитакнцим входом счетчика 8, восьмой элемент И 28, входы которого соединены с входом 29 управления вычитанием устройства и с выходом второго элемента И 3, а выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ 17, и девятый элемент И 30 входы которого соединены с входом 25 управления сложением устройства и с выходом первого элемента И 2, а

выход - с четвертью входом второго элемента ИЛИ 17.

. Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов. Тот или иной режим задается путем подачи разрешаквдего потенциала высокого уровня на соответствующие управляющие входы устройства.

режим деления временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи разрешаквдего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической 1 (в дальнейшем разрешающего потенциала) на входы 6. и 20 устройства. При этом подготавливаются элементы И 19 и 21 и элемент И-НЕ 4. Импульсы тактовой частоты с выхода генератора 1 тактовой частоты прюходят через элемент И 2 в течение временного интервала Т, поданного на первый информационный вход 5 устройства, и поступают на счетчик 10, содержимое которого ли нейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, стадовится равным где fg- частота импульсов генератора 1 тактовых импульсов. Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчике 10 в течение всего цикла измерений.

Первый временной интервал, кроме того, инвертируется элементом Й-НЕ 4 и подается на элемент И 3,закрывая последний, в результате импульсы с- выхода генератора 1 тактовых импульсов в течение временного интервала Т не проходят на суммирующий вход реверсивного счетчика 8.

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т(, одновибратор 11 формирует короткий импульс, который через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Тл TJ Т) уложился ровно один временной интервал Т. Одновременно элемент И 3 открывается, так как на выходе элемента И-НЕ 4 теперь высокий потенциал, и импульсы с выхода генератора 1 -тактовой частоты начинают заполнять реверсивный счетчик 8, сод.ержимое которого увеличиваетс до тех пор, пока не станет равным N-f . Момент равенства фиксируется схемой 9 сравнения, импульс с выход которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает в нуль реверсивный счетчик 8 и, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т2 уложился второй временной интервал Т.

Содержимое реверсивного с-етчика 8 опять начинает ув(еличиваться, так как элемент И 3 открыт и импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов продолжают поступать на указанный счетчик и увеличивается до тех пор, пока не станет равным Njf .Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной: срабатывае схема 9 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает реверсивный счетчик 8 в нуль, кроме того, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17, он заносится в счетчик 22 и т.д.

Процесс вычисления заканчивается в момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т,, при этом в счетчике 22 образуется код, отображающий целую часть отношения Т2/Т, Kaif результат деления интервалов времени.

Режим перемножения временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы 16 и 26 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15 и 24.

В течение, времени, равного длителности временных интервалов Т и Tg , счетчики 10 и-8 считают импульсы, формируемые генератором 1 тактовых импульсов, в момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т , код в сч:етчике 10, устанавливающий требуемый коэффициент деления управляемого делителя 18 частоты равен N . В момент времени, соответ ствуюший окончанию временного интервала Tg и переключению триггера 14 в положение 1, код в реверсивном счечике 8 равен N-j Т, f ,

Потенциал высокого .уровня с выхода триггера 14 подается на один из управляющих входов элемента И 15 (на другой управляющий вход этого элемента в данном режиме подан разрешающий потенциал с входа 16 устройства), открывая его, в результате импульсы с выхода генератора 1 такTOBfcJx импульсов, проходят через элементы И 15 и ИЛИ 17 на счетный вход счетчика 22 и проходят через элемент И 15, делитель 18 частоты и элементы И 24 и ИЛИ 27 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. На выходе делителя 18 частоты с коэффициентом деления, равным N-t, , частота импульсов равна fo/N . Эти импульсь, поступая на вычитающий вход реверсивного счётчика 8, списывают содержащийся в нем код %2 до тех пор, пока содержимое счетчика не станет равным нулю. В этот молюнт вре1у1ени дешифратор 13 нуля, подключенный к выходам реверсивного счетчика 8, формирует импульс, который возвращает триггер 14 в исходное положение О,

при этом прекращается поступление импульсов генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 22 (через элементы И 15 и ИЛИ 17) и .делитель 18 частоты (4ерез элемент и 15).

Можно показать, что триггер 14 находится в положении 1 в течение вpeмeнийt , равного

NT N72

(1)

at

За время ftt в счетчике 22 образован код, равный (с учетом формулы (1)

:2)

N ut-f NT,.N

Этот код, как следует из равенства (2), отображает результат перемножения временных интервалов,

Режим сложения временных интервалов ..

Этот режим задается путем подачи разрешакядего потенциала на входы 16 и 25 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15, 23 и 30.

Как и в предыдущем режиме, в течение времени, равного длительности временных интервалов Т и Tg; счетчики 10 и 8 считают импульсы генератора 1, которые поступают на их счетные входы через элементы И 2 и 3 соответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 поступают на счетный вход счетчика 22, в котором за интервал времени Т (в течение которого открыт элемент И 2) формируется (и хранится до окончания временного интервала Т) код N . В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Tg и переключению триггера 14 в положение 1,код в реверсивном счетчике 8 равен N .

Потенциал высокого уровня с прямого выхода триггера 14 подается на управлякнций вход элемента И 15, открывая его, в результате импульсы с генератора 1 тактовых импульсов проходят через этот эле.мент и поступают на счетный вход счетчика 22 (через элемент ИЛИ 17) и на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 (через элемейты И 23 и- ИЛИ 27), списывая содержащийся в нем .код N-j до тех пор, пока содержимое реверсивного

счетчика 8 не станет равным нулю, ь этот-момент времени дешифратор 13 нуля формирует импульс, которым триггер 14 возвращается в исходное положение О. При этом прекращается поступление импульсов, генератора 1 на счетчики 22 и 8, так как разрешающий потенциал с соответствующего.управляющего входа элемента И 15 снимается.

O За время дt от установки триггера 14 в положение 1 до обнуления реверсивного счетчика. 8 в счетчик 22 попоступает число импульсов, равное N72 cчfeтчик 22 пред5 варительно записан код (путем подсчёта импульсов с выхода элемента И 2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 за время Т ), то результирующий код в нем окэ гется равным N Nf N ,

-. что соответствует результату сложения временных интервалов.

Режим вычитания временных интервалов..

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы б

5 и 29 устройства. При этом подготав. ливаются элементы И 28 и И-НЕ 4.

При наличии на входе б разрешающего потенциала первый временной интервал инвертируется элементом И-НЕ

0 4 и, поступая на элемент И 3, закрывает его на время, равное Т . Это значит, что в течение временного интервала Т(, начало которого совпадает с началом интервала Т, импульсы

5 генератора 1 не могут пройти через элемент И 3, т.е. из Т- как бы вырезают Т.

В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т, элемент И 3

д открывается и на его выходе появляются счетные импульсы генератора 1, которые через элементы И 28 и ИЛИ 17 (в течение времени, равного ) поступают на счетчик 22, формируя в нем код, пропорциональный NT,, -N .,

5 и отображающий результат искомой операции.

Таким образом, изобретение позволяет выполнять операции деления, 0 умножения, сложения и вычитания временных интервалов, что расширяет его функциональные возможности и область применения.