Устройство для определения разности двух чисел Советский патент 1985 года по МПК G06F7/50 

дннен с третьим входом шестого элемента И и подключен к выходу h-ro разряда первого счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом признака положительной разности устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу девятого элемента И выход которого соединен с выходом признака отрицательной разности устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шесто го элемента ИЛИ и к выходу признака равенства чисел устройства, третий вход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами п-х элементов И первой и второй групп, четвертйе входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с третьими входами восьмого и девятого элементов И, с вторым входом шестого элемента ИЛИ и с третьими входами элементов И с первого по(п- 1)-й первой и второй групп, выход шестого элемента ИЛИ подключен к счетному входу первого триггера.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход п-го разряда, где п- разрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде, оно дополнительно содержит первзпо и вторую группы по п элементов И, элементы И с четвертого по девятый, элемен-ты ЮШ с второго по шестой, схему сравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с разрядами первого информационного выхода устройства, выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы п-х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответству1рщими входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и через элемент НЕ - с вторым входом второго элемента И, с первым входом третьего (Л элемента И, с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (м-1)-го оо разряда .второго счетчика, второй О5 вход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И втоJ рой группы, с третьими входами четсс вертого и седьмого элементов И, с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И и с выходом (n-l)-ro разряда первого счетчика, выход первого эле мента ШШ подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход . которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ШШ, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго; элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И сое

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки цифровой информации, в устройствах контроля и измерительных устройствах.

Известно устройство для определения разности двух чисел, содержащее генератор импульсов,, первьй и второй счетчики, элементы И, ИЛИ и триггеры 1 ,

Однако устройство обладает невысоким быстродействием, так как в нем используется метод полного заполнения счетчиков тактовой частотой без использования алгоритма ускоренного заполнения,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения разности двух чисел, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого и второго счетчиков, нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход h-го разряда, где п- разность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, содержит также третий триггер и дополнительный счетчик 2j.

Недостатками известного устройства являются невысокое быстродействие объясняемое необходимостью заполнения всех разрядов счетчиков при выполнении вычитания, а также узкая область применения из-за того, что устройство не обеспечивает выдачи результата в параллельном коде.

Цель изобретения - повьш1ение быстродействия устройства для определения разности двух чисел и расширение области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде.

Поставленная цель достигается тем что устройство для определения разности двух чисел, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем.выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным 3 входом первого и второго счетчиков, рулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход п-го разряда, где п - разрядность вычитаемьгх чисел, второго счетчика соеди нен с первым входом :.второго элемента И, дополнительно содержит первую и вторую группы по h элементов И, элементы И с четвертого по девятый, элементы ИЛИ с второго по шестой, схему сравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с разрядами первого информационного выхода устройства, выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы ,п-х разрядов первого и второго счетчиков сое динены с соответствующими входами схемы сравнения, выход которой соеди нен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и через эле мент НЕ - с вторым входом второго элемента И, с первым входом третьег элемента И, с первыми входами пятого шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой груп пы соединены с первым входом первог .элемента ИЛИ, с вторыми входами чет вертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (п-1)-го разряда второго счетчика, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И второй группы, с третьими входами четвертого и седьмого элементов И, с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И и с выходом ()-го разряда первого счетчика, выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого соединен с первыми входами четверто го и питого элементов ИЛИ, выход .второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, аторой вход третьего элемента И соединен с третьим входом шестого элемента И и подключен к выходу h-го разряда первого счетчика, выход третьего А9 4 элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом признака положительной разности устройства, выход BToporo элемента ИЛИ-пoдкJШчeн к второму входу девятого элемента И, выход которого соединен с выходом признака отрицательной разности устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к выходу признака равенства чисел устройства, третий вход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу шестого эле- мента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами ri -х элементов И первой и второй групп, четвертые входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с .третьими входами восьмого и девятого элементов И, с вторым входом шестого элемента ИЛИ и с третьими входами элементов И с первого по (п-1)-й первой и второй групп, выход шестого элемента ИЛИ подключен к счетноьту входу первого триггера. На чертеже представлена структурная схема устройства для определения разности двух чисел. Устройство содержит счетчики 1 и 2, генератор 3 импульсов, элемент И 4, элемент ИЛИ 5, триггеры 6 и 7, группы элементов И 8 и 9, элементы И 10 - 17, элементы ИЛИ 18 - . 22, схему 23 сравнения, элемент НЕ 2А, установочный вход 25, первый и второй информационные выходы 26 и 27, выход 28 признака равенства чисел, выход 29 признака отрицательной разности и выход 30 признака положительной разности. Первый разряд счетчиков 1 и 2 считается младшим, а Г1-Й - старшим. Устройство работает следующим образом. В первый счетчик 1 записывается число А (уменьшаемое), а во второй счетчик 2 число В (вычитаемое).На установочньй вход 25 устройства подается импульс, устанавливающий первый 6 и второй 7 триггеры в нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 6 поступает на вход элeмeн та 4 и разрешает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы счетчиков 1 и 2. Исходное состояние первого триггера 6 препятствует прохождению импульсов с генератора 3 через элемент И 4, Импульсы генератора 3 заполняют первый 1 и второй 2 счетчики, начиная с младших (первых)

разрядов до («-1)-х разрядов включительно (г1-й старший разряд не заполняется) . Переполнение счетчиков

снимается с выходов переноса СЬ-1)-х

разрядов первого 1 и второго 2 счетчиков .

Рассмотрим работу устройства при возможных соотношениях между числами А и В.

А-а В-Ъ при а 1, Ъ 0, где азначение старшего разряда числа А; Ъ - значение старшего разряда чиса В,

После записи в первый счетчик 1 числа А и во второй счетчик 2 числа В с выхода м-го разряда первого счетчика 1 единичный сигнал поступает на вход элемента И 11 и на входы элемента И 13 и схемы 23 сравнения а с выхода п-го разряда второго счетчика 2 нулевой сигнал поступает на вход элемента И 12, на вход элемента И 14 и на второй вход схемы 23 сравнения. Так как о( Ь, то на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, который поступает на элемент НЕ 24, с выхода которого единичный сигнал поступает на входы элементов 8 и 9 первой и второй групп элементов И и на входы элементов И 1Q - 14. После начала операции вычитания импульс переполнения с выхода переноса (n-l)-ro разряда счетчика 1 появляется раньше, чем с выхода переноса (nr-l)-ro разряда счетчика 2. Этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого импульс поступает на счетньй вход триггера 7 и устанавливает его в единичное состояние, но на выходе триггера 7 импульс отсутствует. Через соответствующее количество тактов появляется импульс переполнения с выхода переноса (ц-1)-го разряда счетчика 2. Этот импульс поступает на входы второй группы элементов И 8 и вход элемента ИЛИ 5, с выхода кото

рого он поступает на счетный вход триггера 7 и устанавливает его в нулевое состояние, при этом на выходе переноса триггера 7 формируется импульс, который поступает на входы элементов ИЛИ 19 и 20. С выхода элемента ИЛИ 19 импульс поступает на вхрд элемента 8 первой группы элементов И 8, разрешая выдачу результата операции вычитания с выхода п-го разряда первого счетчика 1 на выход 26г, устройства.

С выхода элемента ИЛИ 20 импуЛьс поступает на вход элемента 17 И и

5 разрешает выдачу на выход 30 устройства признака положительной разности. В то же время этот импульс поступает на входы элементов 8 8 группы элементов-И 8, разрешая

0 вьщачу значения результата операции вычитания с 1-го по (п-1)-й разряды счетчика 1 на выходе 26 - 26„. устройства, и на вход второго элемента ИЛИ 18, с выхода которого

5 поступает на вход триггера 6, устанавливая его в единичное состояние, тем самым запрещая прохождение импульсов от генератора через первый элемент И 4 на счетные входы счетчиков.

Таким образом, на первом счетчике 1 Формируется результат операции вычитания, который выдается на выходы 26 устройства, а признак положительной разности формируемся на выводе 30.

А-а -Ь при а 1, .

В этом случае на выходе схемы 23 . сравнения формируется нулевой сигнал,

а на выходе элемента И 13 - единичный сигнал. Импульс переполнения с выхода переноса (ri-l)-ro разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (п-1)-го разряда

счетчика 1. Этот импульс проходит . через элемент И 11, элемент ИЛИ 20, элемент И 17 на выход 30 устройства, т.е. формируется признак положительной разности. Этот же импульс

0 проходит через элемент ИЛИ 18 на счетный вход триггера 6 и устанавливает его в единичное состояние, запрещая прохождение импульсов с генератора 3 через элемент И 4

5 на счетные входы счетчиков. Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы элементов 8-1 - 8,,.. группы элементов И 8, разрешая выдачу результата операции вычитания на выходы 26 устройства. А-а В- b при q 0,t 1. В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 14 единичный сигнал, который через эле мент ИЛИ 21 поступает на вход элемента И 16, Импульс переполнения с выхода переноса (n-l)-ro разряда счетчика появляется раньше, чем с выхопа пер носа ()-ro разряда счетчика 1. Этот импульс проходит через элементы И 12 и ИЛИ 20, ИЛИ 18 на вход триггера 6, который устанавливается в единичное состояние и запрещает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы счетчиков. Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы эле ментов 9 - 9 группы элементов И разрешая выдачу результата операции вычитания на выходы 27 - 27, устройства, а также через элемент И 16 на выход 29 устройства. А- ct В-Ъ при , Ъ 1 . В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал,зо

а на выходе элемента И 14 -единичный сигнал. Импульс переполнения с выхода переноса .(ti-1)-го разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (п-1)-го разряда счетчика 1. ,, После появленияимпульса на выходе

триггера 7 на выходе 29 устройства формируется признак отрицательной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 27 уст-дд ройства.

(В-Ь при , .

В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 13 единичный 45 сигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса счетчиков появляются одновременно. Эти импульсы поступают на первый и второй входы элемента И 10. Импульс выхода элемен- 50 та И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента 8„ группы элементов И 8, разрешая вьщачу результата операции вычитания с выхода старшего разряда счетчика 1 55 на выход 26р устройства.

В то же время импульс переполнения с выхода переноса (ri-l)-ro разряда

цательной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 27 27 устройства.. А- а В-Ъ при . В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется единичный сиг-. .нал, который поступает на вход элемента И 15 и через элементы ИЖ 21 и 22 на входы элементов И 16 и 17. Импульс переполнения с выхода переноса (n-l)-ro разряда счетчика 1 появляется раньше, чем с выхода переноса (ri-l)-ro разряда счетчика 2. Эти импульсы переполнения поочередно про ходят через элемент ИЛИ 1 на счетный вход триггера 7.

После появления импульса на выходе триггера 7 операция вычитания прекращается. На выходе 30 устройства формируется признак положительной разности, а результат снимается с выходов 26 - 26. устройства. А-о« В-Ъ при с( Ь.

Устройство работает также, как и в предыдущем случае, только призна отрицательной разности формируется на выходе 29 устройства, а резульсчетчика 2 поступает через элемент И П на вход элемента ИЛИ20. После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 20 на выходе 30 устройства формируется признак положительной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 26 устройства. А- сг В-Ъ при а 0, b 1 . В этсж случае на вькоде схемы 23,. сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 14 единичный сигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса (n-l)-ro разрядов счетчиков 1 и 2 появляются одновременно. Эти импульсы поступают на первый и второй входы элемента И 10. Импульс с выхода элемента И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента 9 группы элементов И 9, разрешая выдачу результата операции с выхода старшего разряда счетчика 2 на выход 27 устройства. В то же время импульс переполнения с выхода переноса (n-l)-ro разряда счетчика 1 поступает через элемент И 12 на вход элемента ИЛИ 20. После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 20 на выходе 29 устройства форьшруется признак отритаТ снимается с выходов 27 - 27 устройства.

..

В isTOM случае на выходе схемы 23 сравнения формируется единичный сигнал. После одновременного появления импульсов переполнения с выходов переноса (h-l)-x разрядов счетчиков на выходе элемента И 15 формируется импулвс, т.е. на выходе 28 устройстна формируется признак равенства чисел. Этот же импульс проходит чере элемент ИЛИ 18, устанавливает триггер 6 в единичное состояние и операция вычитания прекращается.

Использование предлагаемого технического решения позволяет сократит время выполнения операции вычитания. Соответствующая схемная реализация устройства обеспечивает, алгоритм работы, при котором для получения результата операции вычитания заполнение счетчиков импyльca ш от генератора производится только до (n-l)-ro разряда, а h-й (старший) разряд в процессе заполнения не участвует. Информация о результате операции сохраняется на одном из счетчиков. В известном устройстве счетчики заполняются до п-го разряда

Таким образом, по сравнению с известным устройством предлагаемое устройство позволяет сократить максимальное время выполнения вычитания в два раза, вьщает результат операции в виде параллельного двоичного кода, осуществляет хранение результата, который можно использовать в последующей операции вычитания.

Si Kn-t

1

Д п„.,-Пп a

It 19