Устройство для вычисления разности число-импульсных кодов Советский патент 1984 года по МПК G06F7/62 

Изобретение относитсй к автоматику и вычислительной технике и может быть использовано при создании специ ализированных вычислителей. Известно устройство для определения, разности, содержащее реверсивный счетчик, узел распределения входных сигналов, дешифратор, элементы И и ИЛИ tl J. Недостатком данного устройства является невозможность работать с ко дами, представленными импульсами раз личной частоты. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения разности, содержащее счетчик, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем прямой и инверсный выходы знакового разряда счетчика подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, а вход счетчика поключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к шинам первого и второго чисел, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И и первой управляющей шине, а выход второго элемента ИЛИ - к счетным входам всех разрядов счетчика, вторые входы первого и второго элементов И подключены к второй управляющей шине, выход второго элемента И подключен к счетному входу младшего разряда счетчика 2. Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие так как числа на входы должны подаваться раздельно во времени. Цель изоб{)етения - повьщ ение быст родействия устройства путем возможно сти асинхронной подачи- число-импульс ных кодов на его информационные вход Поставленная цель достигается тем что в устройстве для вычисления разн сти число-импульсных кодов, содержащ счетчик, первый и второй элементы ИЛ первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответствен но с инверсным и прямым выходами зна кового разряда счетчика, вторые вход первого и второго элементов объедине ны и соединены с входом окончания по дачи кодов устройства, счетчик вьптол нен реверсивным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы за95держки. первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и JK-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов задержки соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И,выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль ЛК-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элементов И-НЕ, выход которого соединен с входом установки в единицу ЗК-триггера, выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки, вьгход второго элемента ИЛИ соединен с вьтчитакяцим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И, входы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходы элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности чисел устройства. На чертеже представлена функциональная схема устройства для вычисления разности число-импульсных кодов. Устройство содержит первый и второй формирователи 1 и 2 импульсов, первый и второй элементы 3 и 4 задержки, элемент И-НЕ 5, первый элемент ИЛИ 6, ОК-триггер 7, первый и второй элементы И 8 и 9, второй элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, третий и четвертый элементы И 12 и 13, третий элемент 14 задержки, первую группу элементов И 15, вторую группу элементов И 16, первую и вторую информационные шины 17 и 18, шину 19 окончания подачи кодов, шины 20 положительной разности чисел, шины 21 отрица тельной разности чисел, причем первая .и вторая информационные шины 17 и 18 соединены соответственно с входами первого и второго формирователей 1 1;И 2 импульсов, ВЫХОДЫ которых соеди;нёны соответственно с входами первого и второго элементов 3 и 4 задержки и с первым и вторым входами элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с входами установки в единицу iJKтриггера 7, выходы первого и второго элементов 3 и 4 задержки соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и 13 и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ 6, выход первого элемента ИЛИ 6 соединен с входом установки в ноль JK-триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и 13, выход третьего элемента И 12 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, выход четвертого элемента И 13 соединен с пер вым входом второго элемента ИЛИ 10, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 9, а выход вто рого элемента ИЛИ 10 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 11, инверсный и прямой знаковые разрядные выходы которого соединены соот ветственно с первыми входами первого и второго элементов И 8 и 9, вторые входы которых объединены и соединены с шиной 19 окончания подачи кодов, выход второго элемента И 9 соединен с входом третьего элемента 14 задержки, прямые разрядные выходы реверсивного счетчика 11 соединены соответственно с первыми входами элементов И 15 первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И 8, а выходы соединены соответственно с шинами 20 положительной разности чисел, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика 11 соединены соответственно с первыми входами элементов И 16 второй группы, вторые входы которых объедине ны и соединены с выходом третьего элемента 14 задержки, а вьрсода соединены соответственно с шинами 21 отрицательной разности чисел. Длительность импульсов t на выходах формирователей 1 и 2 импульсов устанавливается не менее времени переходных процессов реверсивного счетчика 11, возникающих при поступлении импульса на один из его входов. Элементы 3 и 4 задержки задерживают импульсы на время Т без изменения их длительности. Величина t выбирается большей t на время срабатывания элемента И-НЕ 5 - t ср5 и триггера для того. чтобы к моменту появления импульса на входе элемента И 12 (или И 13) была исключена возможность срабатывания триггера 7. Величина задержки элемента 14 выбирается больше времени переходных процессов в реверсивном счетчике I1, возникающих при поступлении на его вход импульса. Реверсивный счетчик I1 имеет .п + 1 разряд ,из которых п разрядов являются числовыми, а п + 1-й разряд - знаковым. На первые выходные шины 20 вьщается разность чисел А-Б, имеющая положительный знак, т.е. при на вторые выходные шины 21 выдается разность чисел А-Б, имеющая отрицательный знак, т.е. при А Б. Устройство для вычисления разности работает следующим образом. В исходном состоянии реверсивный счетчик 11 и триггер 7 находятся в нулевом состоянии (цепи установки в исходное состояние не показаны), на входных и выходных шинах отсутствуют сигналы, на выходе элемента И-НЕ 5 присутствует единичный сигнал. Устройство начинает работать при подаче одного из чисел А (по шине 17) или Б (по шине 18). Подача кодов чисел А и Б может осуществляться как раздельно во времени, т.е. сначала код одного из чисел, а потом второго, .так и одновременно, т.е. коды обоих чисел подаются в один и тот же промежуток времени. После подачи кодов обоих чисел на шину.19 подается импульс окончания подачи кодов. Частота импульсов, в кодах, поступающих на разные входы устройства, может быть различна. При поступлении импульса кода на одну из входных шин 17 (или 18) и отсутствии импульса на другой 18 (или 17) в течение времени t срабатывает Соответствующий формирователь 1 (или 2) импульсов и по переднему фронту входного импульса формирует на выходе импульс длительностью t. Импульс с выхода формирователя 1 (или 2) импульсов запускает элемент 3 (или 4) задержки и поступает на один из входой элемента И-НЕ 5, который закрыт из-за отсутствия импульса на втором входе. Через время ГГ импульс с выхода элемента 3 (или 4)задержки поступает на вход элемента И 12 (или 13), который открыт по второму входу, и далее - на суммирующий (или через эле мент ИЛИ 10 на вычитающий) вход ревер сивного счетчика 11 и фиксируется им Одновременно импульс с выхода элемента 3 (или 4) задержки, поступая через элемент ИЛИ 6, подтверждает нулевое положение триггера 7 по своему- задне- му фронту. При поступлении импульса кода на одну из шин 17 (или 18) и поступлении импульса кода на другую шину 18 (или 17) в течение времени t аиало- гично предыдущему срабатывают формирователи i и 2 импульсов и запускаются элементы 3 и 4 задержки. В момент совпадения по времени импульсов срабатывает элемент И-НЕ 5 и по заднему фронту (перепаду 1-0) выходного сигнала устанавливает триггер 7 в единичное положение, при этом закрываются элементы И 12 и 13. Через время ,17 после появления импульса на выходе того формирователя 1 (или 2) импульсов, который начал срабатывать первым, появляется единичный сигнал на втором К-входе триггера 7 (но триггер не срабатыва ет по перепаду 0-1). Импульсы с выходов элементов 3 и 4 задержки не проходят через элементы И 12 и 13 на входы реверсивного счетчика 1I. Импульсы с выходов элементов 3 и 4 задержки в этом случае складываются по длительности ,элементом ИЛИ 6, т.е. на выходе элемента ИЛИ 6 будет один импульс, начинающийся в момент появления импульса на одном из его входов, а заканчивающийся в момент окончания импульса на другом его выходе. В момент окончания импуль са на выходе элемента ИЛИ 6, т.е.. по его заднему фронту (по перепаду 1-0) триггер 7 устанавливается в нулев9е положение. Таким образом, в этом случае на входы реверсивного счетчика 1 импульсы не пропускаются, т.е. схема осущестпляет нычитание без участия реверсивлого счетчика 11. Работа устройства при различных вариантах подачи кодов чисел и различных отношениях величин чисел. Коды чисел подаются раздельно во времени. 1.., первым подается код числа А. Импульсы кода числа А с шины I7 поступают через формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И 12 на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, в котором после окончания подачи кода будет записано число А. Далее, с шины 18 поступает код числа Б, импульсы которого через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элемент И 13 и элемент ИЛИ 10 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика I1. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записано число А-Б, знаковый разряд реверсивного счетчика 11 находится в нулевом положении (т.е. число А-Б 0) и элемент И 8 подготовлен к работе. Импульс окончания подачи ко-дов с шины 19 проходит через элемент И 8 на входы элементов И 15 первой группы и выдает на шины 20 прямой код числа А-Б, 2. , первым подается код числа Б. Импульсы кода числа Б с шины 18 поступают .через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элемент И 13 и элемент ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика II. Первый из этих импульсов устанавливает все разряды реверсивного счетчика 11 в единичной положение, т.е. в единичное положение установлен и знаковый разряд. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике II записан дополнительный код отрицательного числа Б. Далее 6 шины 17 поступает код числа А, импульсы KOTOj)oro через формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И 12 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 1I. При поступлении Б-го, импульса кода числа А в реверсивном счетчике I1 установится О во всех разрядах, а дальше накапливается положительная разность. После окончания подачи кода числа А в реверсивном счетчике II записано число А-Б, а знаковый разряд реверсивного счетчика II находится в нулевом состоянии и подготовлен к работе элемент И 8. Импульс окончания подачи кодов с щИны 19 проходит через элемент И 8 на входы элементов И 15 первой группы и вьщает на шины 20 прямой код числа А-Б. 3. А Б, первым подается код числа А. Аналогично вьшеописанным случаям код числа А записывается в реверсивный счетчик II, в котором после окон чания подачи кода записано число А Потом код числа Б, также аналогично вышеописанным случаям, поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика II. При поступлении А-го импульса кода числа Б разряды реверсивного счетчика II устанавливаются в нулево состояние, при поступлении (А+1)-го импульса кода числа Б все разряды, ; включая и знаковый, устанавливаются в единичное положение. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записан дополнительный код числа А-Б, а так как знаковый разряд реверсивного счетчика 11 находится в единичном состоянии, то к работе подготовлен элемент И 9 на . вход элемента 1А задержки и, кроме того, через элемент ИЛИ 10 - на вычи тающий вход реверсивного счетчика 11 в котором образуется обратньй код числа А-Б. После окончания переходных процессов в реверс,ивном счетчике П на вькоде элемента 14 задержки формируется импульс, который через элементы И 16 вьщает на шины 21 прямой код числа А-Б (отрицательньгй зна учитывается тем, что число выдается на шины 2Ц 4. А Б, первым подается код числа Б. . Аналогично вьш1еописанному случаю в п.2 код числа Б записывается в реверсйвный счетчик 11, в котором посл окончания кода записан дополнительны код числа Б (знаковый разряд ревер сивиого счетчика 11 находится в единичном положении). Далее, также аналогично вьштеописанному, в реверсивны счетчик 11 поступает код числа А, после чего в реверсивном счетчике 11 формируется дополнительный код числа А-Б, а так как знаковый разряд реверс сивного счетчика 11 находится в единичном состоянии, то к работе подготовлен элемент И 9. Импульс окончания подачи кодов с шины 19 проходит через элемент ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, в котором образуется обратный код числа А-Б. Импульс с выхода элемента 14 задержки через элементы И 16 формирует на шинах 21 код числа А-Б (отрицательный знак также учитывается тем, что число выдается на шины 21). . Коды чисел подаются одновременно. В этом случае импульсы кодов с периодом проходят каждый по своему каналу на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 11, а импульсы с периодом Т t на входы реверсивного счетчика 11 не поступают.. После подачи кодов в реверсивном счетчике 11 записано число А-Б и знаковый разряд находится в нулевом состоянии, если А Б ИЛИ в реверсивном счетчике 1I записан дополнительный код числа А-Б и знаковый разряд находится в единичном состоянии, если А Б. При поступлении импульса с шины 19 об окончании подачи кодов, аналогично вышеописанному, производится Формирование прямого кода числа А-Б на шинах 20 (при А Ё) или на шинах 21 (при А Б), Введение в устройство двух элементов И, двух групп элементов И, двух формирователей импульсов, элемента И-НЕ, трек элементов задержки и триггера с. соответствующими связями выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, поскольку время вычисления разности число-импульсных кодов можно сократить до длительности подачи большего числа, подавая оба числа одновременно.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫХ КОДОВ, содержащее счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, первые входы которых соеда нены соответственно с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на информаци%нные входы устройства, счетчик выполнен инверсным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы задержки; первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и 1К-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с пер вым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элв1Г -- ЮЗЙ-Я к i ШТЬг-5 . ---чАЧ SKSjiMOreifA ментов задержки соединены соответственно с вторыьш входами третьего и четвертого элементов И, выход первоI го элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль JK-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными: входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с вхо-. дом установки в единицу ОК-триггера, i выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного (Л счетчика, вькод четв.ертого элемента И соединен с первым входом второго элес мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивноас го счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И первой со группы, вторые входы которых объедиСР нены и соединены с выходами первого ел элемента И, выходы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходы элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности чисел устройства.