Накапливающий сумматор Советский патент 1984 года по МПК G06F7/49 

второго и третьего элементов И подключены к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, а вторые вхо ды соединены с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора и с третьим задержанным выходом кольцевого счетиика, первый вход чет вертого элемента И соединен с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, первые входы пятого и шестого элементов И соединены с . третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с третьим задержанным выходом кольцевого счетчика, второй вход шестого элемента И соединен с вторым задержанным выходом кольцево го счетчика, четвертый вход первого элемента И и третьи входы элементов с второго -по шестой подключены к входу управления переносом сумматора 2, Сумматор по п. 1,от.личаю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации операции вычитания в каждом разряде сумматора в блок управления кольцевым счетчиком введены второй элемент НЕ и четыре элемента И, а в блок формирования сигнала переноса введены пять элементов И и второй элемент ИЛИ, причем в блоке управления кольцевым счетчиком третьи входы первого, второго, третьего и -четвертого элементов И соединены с входом управления сложением сумматора, выходы пятого и шестого элементов И соединены с третьим и четвертым входами первого элемента ИЛИ соответственно, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с третьим и четвертым входами второго элемента ИЛИ соответственно, первые входы пятого и восьмого элементов И подключены к входу заема из, предыдущего разряда сумматора и входу второго элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, вто16 рые входы пятого и седьмого элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход шестого элемента И соединен с третьим входом данного разряда первого операнда сум татора, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу данного разряда первого операнда сумматора, третьи входы элементов И с пятого по восьмой соединены с входом управления вычитанием сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы элементов И с шестого по одиннадцатый соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом заема из данного разряда сумматора, первый и второй входы седьмого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы восьмого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы девятого элемента И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый, второй и третий входы десятого элемента И подключены к второму задержанному выходу кольцевого счетчика, к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и входу заема из предьщутцего разряда сумматора соответственно, первьм, второй и третий входы одиннадцатого элемента И подключены к третьму входу данного разряда первого операнда сумматора, третьему задержанному выходу кольцевого счетчика и входу заема из предыдущего разряда с -мматора, третьи входы элементов И с седьмого по девятый и четвертые входы десятого и одиннадцатого элементов И подключены к входу управления переносом сумматора. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных устройствах, выполняющих математические и логически операции в троичной системе счислени Известен сумматор по модулю три, содержащий регистр суммы, выполненный на двух триггерах со счетным вхо дом, девяти элементах И и двух элементах ИЛИ. В этом сумматоре на входы слагаемого подают двоичные числа 00, 01, 10 и 11, которые он преобразует в числа 00, 01, 10 с учетом содержимого триг геров в соответствии с функцией сум1мирования по модулю три. При этом новый результат суммы остается в три герах 1j Однако этот сумматор не предназна чен для сложения по модулю три много разрядных чисел. Наиболее близким к изобретению является накапливающие сумматор, содержащий в каждом разряде кольцевой счетчик, блок управления кольцевым счетчиком, содержащий элементы И, ИЛИ и задержки, и блок формирования сигнала переноса, содержащий элементы И, ИЛИ и триггер причем выходы первого и второго элементов И блока формирования сигнала переноса соединены с входами элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, выход элемента И блока управления кольцевы счетчиком соединен с первым входом элемента ИЛИ блока управления кольцевым счетчиком, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента И блока формирования сигнала переноса и с входом переноса из предьщущего разряда сумматора, выходы кольцевого счетчика являются выхо дами результата данного разряда сумматора, выход элемента ИЛИ блока управления кольцевым счетчиком через элемент задержки того же блока подключен к счетному входу кольцевого счетчика, последний выход кольцевого счетчика соединен с вторым входом первого и первым входом третьего элементов И блока формирования сигна ла переноса, второй вход третьего элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к выходу элемента И блока управления кольцевым счетчиком, а выход - к входу триггера блока форм1трования сигнала переноса, выход которого соединен с первым входом второго элемента И блока формирования сигнала переноса, второй вход которого соединен с управляющим входом су гматора, первый вход элемента И блока управления кольцевым счетчиком соединен с входом операнда данного разряда сумматора, а второй вход - с входом синхронизации сумматора 21 . Модуль, по которому ведется счет сумматором, определяется выбором модуля кольцевых счетчиков, используемых в каждом разряде сумматора. Один из суммируемых операндов хранится в кольцевых счетчиках в виде кода, а другой необходимо представить в виде количества импульсов, что в достаточной мере неудобно и требует дополнительного времени для подготовки операндов. Прямой пересчет количест- . ва импульсов кольцевыми счетчиками также требует значительных временных затрат. Кроме того, сумматор не может осуществлять операцию вычитания. Цель изобретения - повышение быстродействия сумматора и расширение функциональных возможностей путем реализации операции вычитания. Поставленная цель достигается тем, что в накапливающем сумматоре, содержащем в каждом разряде кольцевой счетчик, блок управления кольцевым счетчиком и блок формирования сигнала переноса, содержащий первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, первьй вход первого элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, блок управления кольцевым счетчиком содержит первьй элемент ИЛИ и первый элемент И, вьсход первого элемента И блока управления кольцевым счетчиком подключен к пер вому входу первого элемента ИЛИ того же блока, выходы кольцевого счетчика подключены к выходам результата данного разряда сумматора, в блок управления кольцевым счетчиком введены первый элемент НЕ, второй, третий и четвертый элементы И, второй I элемент ИЛИ, в блок формирования сигнала переноса введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И причем в блоке управления кольцевым счетчиком выход второго элемента И соединен с вторым входом первого эле мента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЖ, первые входы первого и третьего элементов И соединены с входом переноса из предыдуп1его разряда сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к первым входам второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с вторым входом данного разря да первого операнда сумматора, второ вход четвертого элемента И соединен с третьим входом данного разряда пер вого операнда сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму управляющим входам кольцевого счетчика, первый, второй и третий установочные входы которого подключены к соответствующим входам данного разряда второго операнда суммаiTopa, счетный вход кольцевого счетчика соединен с тактовой шиной сумма тора, в блоке формирования сигнала переноса выходы третьего, четвертого пятого и шестого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, второй и третий вхо ды первого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и второму задержанному выходу кольцевого счетчика, первые входы второго и третьего элементов И подключены к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, а вторые входы соединены стретьим входом данного разряда первого операнда сумматора и с третьим задер жанным выходом кольцевого счетчика, первьй вход четвертого элемента И соединен с вторым входом данного раз ряда первого операнда сумматора, пер вые входы пятого и шестого элементов И соединены с третьим входом дан ного разряда первого операнда сумматора, вторые входы четвептого и пятого элементов И соединены с третьим задержанным выходом кольцевого счет064чика, второй вход шестого элемента И соединен с вторьгм задержанным выходом кольцевого счетчика, четвертый вход первого элемента И и третьи входы элементов И с второго по шестой подключены к входу управления переносом сумматора. Кроме того, в каждом разряде сумматора в блок управления кольцевым счетчиком введены второй элемент НЕ и четыре элемента И, а в блок формирования сигнала переноса введены пять элементов И и второй элемент ИЛИ, причем в блоке.управления кольцевым счетчиком третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входом управления сложением сумматора, выходы пятого и шестого элементов И соединены с третьим и четвертым входами первого элемента ИЛИ соответственно, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с третьим и четвертым входами второго элемента ИЛИ соответственно, первые входы пятого и восьмого элементов И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и входу второго элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, вторые входы пятого и седьмого элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход шестого элемента И соединен с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу данного разряда первого операнда сумматора, третьи входы элементов И и с пятого по восьмой соединены с входом управления вычитанием сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы элементов И с шестого по одиннадцатый соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом заема из данного разряда сумматора, первый и второй входы седьмого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы восьмого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый н второй $ 1 входы девятого элемента И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый, второй и третий входы десятого элемента И подключены к вто рому задержанному выходу кольцевого счетчика, к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и входу заема из предыдущего разряда сумматора соответственно, первый, второй и третий входы одиннадцатого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда сумматора, третьему задержанному . выходу кольцевого счетчика и входу заема из предьщущего разряда сумматора, третьи входы элементов И с седьмого по девятый и четвертый входы десятого и одиннадцатого элементов И подключены к входу управления переносом сумматора. На фиг. 1 представлена схема одного разряда накапливающего сумматора, осуществляющего суммирование по модулю три; на фиг. 2 .- функциональная схема блока управления кольцевым счет чиком на фиг. 3 - функциональная схема блока формирования сигнала переноса; на фиг. 4 - функциональная схема кольцевого счетчика, на фиг.Зсхема одного разряда накапливающего сумматора, усовершенствованного таким образом, что он может производить операцию вычитания по модулю три на фиг. 6 и 7 - функциональные схемы усовершенствованных блока управления кольцевым счетчиком и блока формирования сигнала переноса. Сумматор (фиг. 1) содержит в каждом разряде кольцевой счетчик 1, блок 2 управления кольцевым счетчиком входы, 3 операнда X, вход 4 переноса, блок 5 формирования сигнала переноса, входы которого соединены с входом 4 переноса, входами 3 операнда X, задер жанными выходами 6 кольцевого счетчика 1 и входом 7 управления переносом, а выход соединен с выходом 8 переноса в следующий разряд сумматора. Сумматор содержит также тактовую шину 9, выходы 10 результата, входы 11 операнда У. Блок 2 (фиг. 2) содержит элементы ИЛИ 12 и 13, элементы И 14-17, элемент НЕ 18 и подключен своими выходами 19 и 20 к управляющим входам счетчика 1. Блок 5 (фиг. 3) содержит 66 элемент ИЛИ 21, элементы И 22-27. Кольцевой счетчик 1 (фиг. 4) построен на элементах И-НЕ 28. В случае необходимости вьтолнения операции вычитания в сумматор (фиг.5) добавляются вход 29 управления сложением, вход 30 управления вычитанием, каждый разряд сумматора содержит вход 31 заема из предыдущего разряда и выход 32 заема из данного разряда, в блок 2 (фиг. 6) дополнительно введены элементы И 33-36 и НЕ 37, а в блок 5 (фиг. 7) - элементы ИЛИ 38 и И 39-43. Накапливающий сумматор (фиг. 1) работает по модулю три. При суммировании на входы 3 и 11 подаются прямые значения троичного разряда операндов (слагаемых) в виде наборов Xoiiji, Xjil и 4oi jъ Jii . комбинации lOOj которых соответствуют нулю, OlOj - единице, а ooij - дпум. . Затем тактовым импульсом по шине 9 производят суммирование в счетчике 1. При этом блок 2 управляет направлением счета в зависимости от сигнала переноса Р . на входе 4 и входной комбинации на входе 3, формируя на выходах 19 и 20 сигналы -( - 0. V V Р к (- i-i U 1М 01 (- Zi В случае ,; 1 и О происходит счет в прямом направлении, что соответствует увеличению содержимого счетчика 1 на единицу. При i,; О и f .j-, 1 счет происходит в обратном направлении, соответствующем увеличению содержимого счетчика 1 на две единицы. Формирование переноса на выходе 8 в блоке 5 происходит в соответствии с выражением P,,;tJj,VX2,S.,lj2 Pi-l jH PiMJ7;- PiM i. д.Ь где 9 - сигнал на входе 7,ij ,4,; у,значения кода У, записанного в счетчик 1. В случае, когда возможно как выполнение сложения, так и вычитания, сказанное справедливо при задании на входах 29 и 30 сигналов ср 1, С|д 0. Врежиме вычита 1ия на входы 29 и 30 подают сигналы cpg О, % 1. Уменьшаемое записывают по входаи 11 в счетчик 1, вычитаемое подают на входы 3. Воздействием тактового импульса по шине 9 производят вы читание. При этом блок 2 формирует сигналы согласно вьфажениям ii,, .. J где Z;,, - сигнал заема из предьщущег разряда на входе 31. В случае {,. i,j О происходит счет в прямом направлении, соответствующем вычитанию из содержимого счетчика 1 двух единиц. При , О, 21 происходит в обратном направлении, что 68 равносильно уменьшению содержимого счетчика 1 на единицу. Формирование заема на выходе 32 в режиме вычитания происходит в соответствии с выражением rHC i;% 2,4uVX2,.,4c- 2i4 uyi i-1/2,4,)Положительный эффект заключается в повьшении быстродействия, связанном с тем, что результат операции формируется за один такт, и быстродействие ограничено только распространением переноса (пересчет импульсов не требуется). Дополнительный эффект связан с возможностью реализации операции вычитания.

1. НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР, содержащий в каждом разряде кольцевой с етчик, блок управления кольцевым счетчиком и блок формирования сигнала переноса, содержащий первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, первый вход первого элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к входу переноса из предьздущего разряда сумматора, блок управления кольцевым счетч(ссом содержит первый элемент ИЛИ и первый элемент И, выход первого элемента И блока управления кольцевым счетчиком подключен к первому входу первого элемента ИЛИ того же блока, вькод1я кольцевого счетчика подключены к выходам результата данного разряда сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в блок управления кольцевым счетчиком введены первьй элемент НЕ, второй, третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, в блок формирования сигнала переноса введены третий, четвертый, пятьш и шестой элементы И, причем в блоке управления кольцевым счетчиком выход второго элемента И соединен.с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, первые входы первого и третьего элементов И соединены с входом переноса из предыдущего разряда сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к первым входам второго к четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым § входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы второ(Л го и третьего элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход четвертого элемента И соединен с {третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ подк.гтючены соответственно к первому и второму управляющим входам кольцевого счетчика, первый, второй и третий установоч ел ные входы которого подключены к соответствующим входам данного разряда о второго операнда сумматора, счетный О5 вход кольцевого счетчика соединен с тактовой шиной сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, второй и третий входы первого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и второму задержанному выходу кольцевого счетчика, первые входы

п

Фиг.1

/7

20

тр

if

ю

15

J3

/2

21

Jf 3, Фмг.

27

19 9

9 П, Ю 20

Фиг.

Фиг,. 5

Фиг. 6

(