Вычислительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вьгчисления функций в специализированных вычислительных систе мах. Известно устройство для умножения содержащее два регистра сдвига,счет чик, элемент И и блок синхронизации 1 . Недостатком этого устройства является невозможность вычисления факториалов чисел. Известно также вычислительное устройство, содержащее генератор импульсов, двоичные счетчики, сумматор элемент сравнения, переключатель, регистры сдвига, группы элементов И, элементы ИЛИ, И, дешифраторы. Устрой ство, позволяет вычислять факториалы чисел С2 . Недостатками этого устройства являются большой объем оборудования и низкое быстродействие при вьшолнении вьгчисления факториалов чисел. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные сумматоры, сдвиговый регистр, группу элементов И, блок управления, причем блок управления содержит генератор импульсов, элемент И, триггер, регистр, вычитающий счетчик и дешифратор, причем выходы сдвигового регист ра подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора блока управления, а выходы соединены с входами последовательно соединенны сумматоров, выход последнего из которых соединен с входом сдвигового регистра, выход элемента И блока управления соединен с тактовым входом сдвигового регистра, причем в блоке управления выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, выход которого соедине с нулевым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом эле мента И, выход регистра соединен с входом дешифратора, входы разрядов регистра и счетчика являются соответ ственно входами коэффициента и количества тактов. Известное устройство позволяет вычислять факториалы чисел обладает небольшим объемом оборудования з. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленное последовательной обработкой разрядов промежуточных регистров. Кроме того, получение каждого факториала независимо от его величины занимает максимальное количество тактов работы устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что вычислительное устройство, содержащее генератор импульсов, элемент И, триггер, накапливающий сумматор, регистр, вычитающий счетчик, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, единичный и нулевой входы которого соединены соответственно с входом Пуск устройства и выходом вычитающего счетчика, счетный вход которого соединен с тактовым входом накапливающего сумматора и выходом элемента И, выход накапливающего сумматора соединен с входом регистра, выход элемента И соединен с входом вычитающего счетчика и тактовым входом накапливающего сумматора, содержит суммирующий счетчик и элемент задержки, причем вход накапливающего сумматора соединен с выходом регистра, тактовьй вход которого соединен с входом элемента задержки, выходом вычитающего счетчика и входом суммирующего счетчика, выход которого соединен с входом приема вычитающего счетчика, вход разрешения приема которого соединен с выходом элемента задержки. На чертеже приведена схема вычислительного устройства. Вычислительное устройство содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, накапливающий сумматор 3, регистр 4, вычитающий счетчик 5, элемент 6 задержки, суммирующий счетчик 7, триггер 8. Вычислительное устройство работает следующим образом. В исходном положении в накапливающем суммйторе 3 записана единица, что соответствует Of в счетчике 5 записана единица, регистр 4, c4eT4Hk . 7 и триггер 8 находятся в нулевом состоянии. Поскольку триггер 8 находится в нулевом состоянии, то элемент И 2 закрыт, что препятствует

прохождению импульсов от генератора 1 импульсов.

При поступлении первого импульса на вход устройства триггер 8 переключается в единицу, разрешая прохождение импульсов от генератора 1 импульсов через элемент И 2 на тактовый вход накапливающего сумматора 3 и вход вычитающего счетчика 5.

Первый импульс, поступивший от генератора 1 на тактовый вход накапливающего сумматора 3, прибавляет к содержимому накапливающего сумматора 3 содержимое регистра 4. Поскольку в накапливающем сумматоре 3 записана единица, а в регистре 4 ноль, то, следовательно, состояние накапливающего сумматора 3 остается прежним, т.е. равным единице, что соответствует 1 . Этот же первьй импульс от генератора 1 через элемент И 2 поступает на вход вычитающего счетчика 5, в котором записана единица, и обнуляет его. На выходе обнуления, вычитающего счетчика 5 появляется короткий импульс, который поступает на вход счетчика 7, увеличивая его содержимое на единицу, на тактовый вход регистра 4, переписьшая в этот регистр содержимое накапливающего сумматора 3, т.е. единицу, на вход установки в ноль триггера 8, переключая его в нулевое состояние, и через элемент 6 задержки на вход разрешения приема вычитающего счетчика 5, переписывая в него содержимое счетчика 7, т.е. единицу.

При поступлении второго импульса на вход устройства триггер 8 опять переключается в единицу, снова разрешая прохождение импульсов от генератора 1 импульсов через элемент И 2 на тактовый вход накапливающего сумматора 3 и вход вычитающего счетчика 5.

Импульс от генератора 1, поступивший на тактовый вход накапливающего сумматора 3, прибавляет к содержимому накапливающего сумматора 3 содержимое регистра 4, Поскольку в накапливающем сумматоре,3 записана единица, и в регистре 4 записана единица, то, следовательно, состояние накапливающего сумматора 3 равно двум, что соответствует 2f . Этот же импульс вычитает единицу из счетчика 5. Счетчик 5 вновь обнуляется и импульсом со своего выхода обнуления

переписывает в регистр 4 содержимое накапливающего сумматора 3, т.е. число два, прибавляет единицу в счетчик 7, переключает триггер 8 в нулевое состояние и через элемент 6 задержки переписывает из счетчика 7 в счетчик 5 число два.

При поступлении третьего импульса на вход устройства триггер 8 опять переключается в единицу и разрешает прохождение импульсов генератора 1 импульсов через элемент И 2 на тактовый вход накапливающего сумматора 3 и вход вычитающего счетчика 5,

Первый импульс от генератора 1, поступивший после того, как поступил третий импульс на вход устройства, суммирует число два в накапливающем сумматоре 3 с числом два в регистре 4, результат равен числу четыре. Этот же импульс уменьшает на единицу содержимое счетчика 5, т.е. в этом счетчике 5 остается число равное единице. Второй импульс от генератора 1 суммирует число четыре, в накапливающем сумматоре 3 с числом два в регистре 4 и записывает результат, равный шести, соответствующий 3 , в накапливающий сумматор 3.

Этот же второй импульс вычитает на счетчике 5 единицу, счетчик 5 обнуляется и импульсом с выхода обнуления переписывает число шесть из накапливающего сумматора 3 в регистр 4, прибавляет единицу в Счетчик 7, после чего в нем записано число три, переключает триггер 8 в нулевое состояние и через элемент 6 задержки переписывает число три из счетчика 7 в счетчик 5.

Далее работа устройства происходит аналогичным образом. Каждый послдующий импульс, поступающий на вход устройства, переключает триггер 8 в единицу и разрешает прохождение импульсов от генератора 1 через элемент И 2, а каждый импульс от генератора 1 прибавляет к содержимому накапливающего сумматора 3 содержимое регистра 4 и вычитает единицу из счетчика 5. В том случае, если счетчик 5 обнуляется, то импульс с его выхода обнуления переписывает число из накапливающего сумматора 3 в регистр 4, прибавляет единицу в счетчик 7, переключает триггер в нулевое состояние и через элемент 6 задержки

f 1120345

переписывает содержимое счетчика 7 вбыстродействием по сравлению с изсчетчик 5.вестным, поскольку в предлагаемом

Таким образом, при поступленииустройстве вычисление каждого фактона вход устройства и импульсов в на-риала производится за количество имкапливающем сумматоре 3 регистрирует-5 пульсов генератора меньшее на единися число, равное п .цу величины данного факториала, а в

Предлагаемое устройство вычисляетизвестном - за количество импульсов,

функцию п.. со значительно большимравное разрядности регистра сдвига.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор импульсов, элемент И, триггер,накапливающий сумматор, регистр, вычитающий счетчик, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, единшшый и нулевой входы которого соединены соответственно с входом Пуск устройства и выходом вычитающего счетчика, счетный вход которого соединен с тактовым входом накапливающего сумматора и выходом элемента И, выход накапливающего сумматора соединен с входом регистра,- отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит суммирующий счетчик и элемент задержки, причем вход накапливающего сумматора соединен с вьсходом регистра, тактовый вход которого соединен с входом элемента задержки, выходом вычитающего счетчика и входом суммирующего счет- чика, выход которого соединен с входом приема вычитающего счетчика,вход разрешения приема которого соединен с выходом элемента задержки.