Устройство для вычитания Советский патент 1984 года по МПК G06F7/50 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации, а также в ситемах управления и контроля.

Известно устройство для получения разности двух чисел,которое содержит генератор импульсов, два счетчика, триггер и И l .

Недостатком данного устройства является невысокое быстродействие, обусловленное тем, что количество тактов работы устройства численно равно коду вычитаемого.

Наиболее близким к предлагаемом является устройство для вьгчитания, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый второй и третий элементы И, схему сравнения и триггер, прямой выход которого подключен к знаковому выходу устройства и второму входу третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу младшего разряда второго счетчика, инверсный выход триггера соединен вторьм входом второго элемента И, первьш вход которого подключен к . выходу младшего разряда первого счетчика, нулевой вход триггера и установочные входы первого, второг и третьего счетчиков соединены с управляющим входом устройства, единичный вход триггера подключен к выходу схемы сравнения, входы которой соединены с выходами разрядо первого и второго счетчиков, первы входы которых подключены к выходу первого элемента И, своим первым входом соединенного с выходом генератора импульсов 2 .

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие, так как при нулевом младшем разряде уменьшаемого (в половине случаев) происходит вычитание единицы из уменьшаемого - процесс, длительность которого определяется скоростью распространения сигнала заема от младшего разряда к старшему.

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычитания, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый второй и третий элементы И,

схему сравнения, триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входами. 5 управления сдвигом первого и второго счетчиков, выходы младших разрядов которых соединены с первыми входами второго и третьего элементов И соответственно, к вторым входам ко10 торых подключены соответственно инверсный и прямой выходи триггера, вход установки которого в единичное состояние подключен к выходу схемы сравнения, первьй и второй входы JS которой подключены к выходам разрядов первого и второго счетчиков соответственно, вход начальной установки устройства соединен с входами управления записью первого и второго 20 счетчиков и входами установки в нулевое состояние третьего счетчика и триггера, прямой выход которого является знаковым выходом устройства, содержит четвертый элемент И, элемент 5 ИЛИ и полусумматор, причем выход генератора импульсов соединен с первым ВХОДОМ четвертого элемента И, выходы младших разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами полусумматора, выход сумйы которого соединен с установочными входами старшего -. разряда первого и второго счетчиков и третьими входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены сответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, выход которого является выходом признака окончания работы устройства, выход четвертого элемента И соединен с вычитающими входам первого и второго счетчиков.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, элементы И; 2-5, с 1етчики 6-8, схему 9 сравнения, триггер 10, полусумматор 11, элемент ИЛИ 12, выход 13 признака окончания работы, вход 14 начальной установки и знако. вый выход 15.

. Устройство работает следуюпщм образ .

По сигналу с входа 14 устройства уменьшаемое заносится в первый счет чик 6,вычитаемое заносится во второй счетчик 7,третий счетчик 8 и триггер 10 устанавливаются в нулевое состояние. Устройство начинает работать после снятия сигнала с входа 14, причем триггер 10 принимает значение, определяемое величин1л выходного сигнала схемы 9 сравнения, и в дальнейшем состояние этой схемы не изменязтся до конца цикла вычисления. Допустим, что уменьшаемое больше вычитаемого. В этом случае триггер 10 устанавливается в единичное состо яние и на знаковом выходе 15 устройства поддерживается высокий уровень, определяющий положительный знак разности. Одновременно этим состоянием триггера 10 разрешается работа треть его элемента И А-и блокируется работа второго элемента ИЗ. Дальнейшая работа устройства зависит от значения младших разрядов уменьшаемого и вычитаемого. Если они оба равны нулю, то на выходе полусум матора 11, выполняющего функцию еложения по модулю два присутствует нулевой уровень, поступающий на вход старшего разряда первого и второго счетчиков 6 и 7. Нулевой уровень присутствует также на выходе элемента ИЛИ 12. Этот уровень запрещает ра боту первого элемента И 5 и разрешает работу четвертого элемента И 2, поступая на его инверсный вход. Выходным сигналом элемента И 2 осуществляется сдвиг информации в счетчиках 6 и 7 вправо в направлении младшего разряда, и увеличение содер жимого счетгика 8 на единицу. Эти же действия выполняются ив том случае, когда младшие разряды первого и второго счетчиков равны единице. В случае, когда младший разряд уменьшаемогЬ равен единице, а младший разряд вычитаемого равен нулю, на выходе полусумматора 11 присутствует высокий уровень, а на выходе элемента ИЛИ 12 - низкий уройень. Следовательно, по выходному сигналу r teTsepToro элемента И 2 осуществляе Ья сдвиг информации в счетчиках 6 и 7 на один разряд вправо, но на место старшего разряда в эти счетчи ки заносится единица, поступающая с выхода полусумматора 11.Одновреме но содержимое счетчика 8 увеличивае ся на единицу. Если младший разряд умены11г1емо1о равен нулю, а младший разряд вычитаемого - единице, то высокий уровень появляется на выходе полусумматора 11 и элемента ИПИ 12. В этом случаа срабатывает первьй элемент И 5 и его выходным сигналов из содержимого счетчиков 6 и 7 вычитается единица. При этомСДВИГ содержимого в этих счетчиках не производится и изменение содержимого счетчика 8 не выполняется. Цикл вычисления заканчивается, :когда в счетчике 8 окажется код числа, равного числу разрядов уменьшаемого (вычитаемого). При этом на управляющем выходе 13 устройства появляется сигнал, указывающий, что цикл вычисления закончен и результат, выраженный в прямом коде, находится в счетчиках 6 и 7, Знак разности при этом индицируется величиной сигнала на знаковом выходе устройства, при этом единичное состояние соответствует положительному числу. Для случая, когда вычитаемое больше уменьшаемого, устройство работает аналогично указанному выше, но на знаковом выходе устройства присутствует нулевой уровень. Для примера рассмотрим процесс вычитания числа 10 из числа 28. Перед началом работы в первый счетчик 6 помещается число 11100, а во второй счетчик 7 - число 01010. Поскольку младшие разряды обоих счетчиков равны нулю, то выполняется сдвиг их содержимого вправо на один разряд и увеличивается на единицу содержимое счетчика 8. На место старших разрядов в счетчики 6 и 7 записывается нулевой код. В результате в первом счетчике 6 оказывается код 01110, во втором счетчике 7 - 00lot, а в третьем счетчике 8 00001. Так как младший разряд уменьшаемого равен нулю, а младший разряд вычитаемого - единице, то из содержимого счетчиков 6 и 7 вычитается по единице. В результате в счетчике 6 оказывается код 01101, в счетчике 7 - 00100, а в счетчике 8 - по-прежнему 00001. По следующему импульсу генератора 1 импульсов происходит сдвиг информации в счетчиках 6 и 7, занесение единицы на вход старшего I разряда этих счетчиков и увеличение

содержимого счетчика 8. Д результате в счетчике б оказывается код 10110, в счетчике 7 - 10010, а в счетчике 8 - 00010. По нулевому эначенгао ияадщихразрядов счетчиков б и 7 схема срабатывает аналогично первому но в счетчике б оказывается код 01011, в счетчике 7 - 01001, а в счетчике 8-00011. Единичное, значение «падших разрядов приводит к дЧ1Крвди {у сдвигу содерязшого счет«iHKoa 6 и 7 и увеличению содержимого счетчика 8, в результате чего код в счетчяке б рдвен 00101, в счетчике 7 - 0010б, а в счетчике 8 - 00100. EjocHHSMttOie состояние иладшегб разряда уменьшаемого и нулевое состояние киФщшего разряда вычитаемого привоjSytT к заяесени8 единицы на место етарщего разряди счетчиков б и 7,

сдвигу иифорйации в этИх счетчиках и еличеиию содержимого счетчика В.

Это приводит к появлению в счетчике кода 10010, в счетчике 7 такого же кода 10010, а в счетчике 8 кода 00101.

Так как длина уменьшаемого и вычитаемого составляет пять разряЕДов, то появление кода числа 5 в счетчике 8 означает, что цикл вычисления . окончен, т.е. код разности равный числу 28-10 18 находится в счетчиках б и 7. При этом появляется сигнал на выходе 13 признака окончания работы устройства.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении быстродействия предлагаемого устройства, поскольку вычитание единицы из уменьшаерю1Ч) и вычитаемого прои :водится ToiiiKO при комбииа а их нладших разрядов 01, т.е. в 1/4 части сяучаев, а не в 1/2, как у известного устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий элементы И схему сравнения, триггер, причёй выход генератора импульсов соединен с первым входом первого .элемента И, выход крторрго соединен с входами управления сдвигом первого и второго счетчиков, выходы младших разрядов которых соединены с первыми входами второго и третьего элементо;в И соответственно, к вторым вхЬдгьм которых подключены соответственно инверсный и прямой выходы триггера, вход установки которого в единичное состояние подключен к выходу схемы сравнения, первый и второй входыi которой подключены к выходам разрядов первого и второго счетчиков соответственно, вход начальной установки устройства соединен с входами управления записью первого и второго счетчиков и входами установки в нулевое состояние третьего счетчика и триггера, прямой выход которого является знаковым выходом уст ройства, отличающееся тем, что, с целью повьввения быстродействия, оно содержит четвертый элемент И, элемент ИЛИ и полусумматор, причем выход генератора импульсов соединен с перви входом четвертого элемента И, выхода: 14ладших разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с пер(Л вым и вторым входами полусумматора, выход суймы которого соединен с установочными входами старшего разряда первого и второго счетчиков и третьими входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и втоо эо :о рым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторьв и входами первого и четвертого элементов И, . выход первого элемента И соединен X :о со счетным входом третьего счетчика, вьЬсод которого является выходом признака окончания работы устройства, выход четвертого элемента И соединен с вычитающими входами первого и второго счетчиков.