Вычислительное устройство Советский патент 1986 года по МПК G06F7/62 

входов сумматора. Шина ввода первого сигнала и с вторым входом второго времяимпульсного сигнала соединена с элемента ИЛИ, выход которого соеди вторым входом пятого элемента И, йен с первым входом четвертого элес первым входом второго элемента ИЛИ .п.й

и с одним из входов третьего элемента И, другой вход которого соединен с шиной ввода второго времяимпульсного

«СП дсрвим илидом четиертогс мента И, второй вход которого подклю чен к выходу генератора импульсов, а выход - к управляющему входу реги Л Q 1 TJTT

а стра

1 ил.

Изо&ретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения множительных и делительных операций над время- импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме.

Цель изобретения - повышение бы- .стродействия.

На чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1, сумматор 2, второй счетчик 3, первый элемент И 4, элемент НЕ 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 элементы И, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы ИЛИ, регистр 14, третий счетчик 15, генератор 16 тактовых импульсов, вход 17 первого числа устройства, вход 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима Умножение устройства и вход 20 установки режима Деление устройства, причем выход генератора 16 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 4, второго 6 и третьего 7 элементов И, второй вход .первого элемента И 4 соединен с входом 17 первого числа устройства, второй вход второго элемента И 6 соеди- с входом 18 второго числа устройства, выход второго элемента И 6 соединен со счетным входом второго счетчика 3, вход 20 установки режима Деление устройства соединен с первым входом четвертого элемента И 8, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 15, информационные входы которого соединены соответствено с информационными входами второй группы сумматора 2 и с разрядными

сигнала и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соеди йен с первым входом четвертого эле-- -- .п.й

«СП дсрвим илидом четиертогс мента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к управляющему входу реги Л Q 1 TJTT

а стра

1 ил.

выходами регистра 14, информахщонные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами сумматора 2, разрядные выходы (начиная с

второго) второго счетчика 3 соединены соответственно с информационными выходами первого счетчика 1, разрядные выходы которого соответственно - с информационными входами второго

счетчика 3 и с информационными входами первой группы сумматора 2, начиная с второго разряда, вход разрешения записи регистра 14 соединен с выходом третьего элемента И 7, счет

5 ный вход третьего счетчика 15 соедн - нен с входом разрешения записи информации в параллельном коде второго счетчика 3, выход переполнения кото- рого соединен с вторым входом перво0 го элемента ИЛИ 10, а выход первого разряда соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И 9 и первым входом третьего

5 элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с входом 20 установки режима Деление устройства, а выход третьего элемента ИЛИ 12 соединен с третьим входом второго элемента И б

30 и с входом элемента НЕ 5, выход ко- .торого соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде первого- счетчика 1, выход второго элемента ИЛИ 11 соединен с первым входом первой группы входов суммато - ра 2, входы 17 и 18 первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 13, выход которого соеди- до нен с вторым входом третьего элемента И 7 , вход 17 первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого 8 и пятого 9 элементов И, первый вход пятого элемента И 9 сое35

3

динен с входом 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима Умножение устройства соединен с входом установки режима прямого счета второго счетчика 3 и входом разрешения записи информации в параллельном коде третьего счетчика 15, выход первого элемента И 4 соединен со счет

ным входом первого счетчика 1 о

Устройство работает следующим образом,

Церед началом вычисления все счетчики и регистр приводятся в исходное состояние (цепи сброса на чертеже не показаны).

Режим деления времяимпульсных сигналов . Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала уровня 1 на вход 20 и потенциала уровня О на вход элемента ИЛИ 10, При этом счетчики 1 и 15 переводятся в режим прямого счета, В момент начала время- импульсных сигналов Т, и Т (Т, ; Т ) открьшаются элементы И Аи 6, и на выходе элемента И 8 появляется потенциал уровня 1, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, переводя его в режим параллельной записи и импульсы ;опорной частоты с выхода генератора 16 тактовых импульсов начинают поступать в счетчик I, формируя в нем нарастающий код. При этом код, формируемый в счетчике 1, с выхода последнего заносится в счетчик 3„

В момент времени, соответствующий окончанию времяимпульсного сигнала Т, поступление импульсов с выхода генератора 16 в счетчик 1 прекращается и в нем фиксируется код N 0 Этот же код оказывается в счетчике 3 Одновременно на выходе элемента И 8 появляется потенциал уровня О, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, переводя его в режим вычитания. Переход потенциала с высокого к низкому уровню на выходе элемента ИЛИ 50 записывает 1 в счетчик 15, Это означает, что в больший временной интервал Т один раз уложился интервал Т. На счетный вход счетчика 3 через элемент И 6 продолжают поступать импульсы с выхода генератора 16 тактовых импульсов и его содержимое начинает уменьшаться, В момент времени, когда содержимое счетчика 3 становится равным нулю, а это произойдет через время Т после поступления N, импуль0694

сов, на выходе переполнения его появляется импульс, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, заносит в него код

N. ИЗ счетчика 1 и записьгеается в счетчик 15. Это означает, что в интервал еще раз уложился интервал Т. Дальнейшая последовательность работы устройства аналогична описанной выше до окончания времяимпульсного сигнала Т. В момент окончания времяимпульсного сигнала Т Элемент И 6 закрьгоается и поступление импульсов в счетчик 3 прекращается,

при этом в счетчике 15 фиксируется код, соответствующий целой части отношения Т, а в счетчике 3 фиксируется остаток от деления.

Режим умножения времяимпульсньос

сигналов. Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала 1 уровня на вход 19 и потенциала О на вход 20 уровня. При этом счетчик 3 находится в режиме прямого счета,

а счетчик 15 в режиме параллельной записи. В момент времени, соответствующий появлению первого Т и второго Tj времяимпульсных сигналов на

выходе элемента И 9 появляется потенциал уровня 1, который через

элемент ИЛИ I2 поступает на вход элемента НЕ 5, и тогда на управляющем входе 1 появляется потенциал уровня 0 что переводит его в режим прямого счета; на выходе

элемента ИЛИ 11 появляется потенциал уровня 1, который поступает на первый (младший 2 ) разряд первой группы входов сумматора 2; открЬша- ются элементы И 4, 6, 7 и импульсы опорной частоты с выхода генератора 16 начинают поступать в счетчики 1 и 3 и на управляющий вход регистра 14 одновременно,

Первый импульс своим передним

фронтом, т.е. перепадом из О в 1, переписьшает код 00...01 из сумматора 2 в регистр 14, откуда этот код поступает на вторую группу входов сумматора 2 и в счетчик 15, а

задним фронтом, т.е. перепадом из 1 в О, записывает 1 в первый разряд счетчика 1, Выход первого разряда счетчика 1 (с весом 2) подключен к второму разряду первой группы входов сумматора 2, выход п-го разряда счетчика 1 подключен к п+1 разряду первой группы входов сумма- .тора 2. Поэтому после окончания

первого импульса, пришедшего на вход счетчика 1, в регистре 14 (и в счетчике 15) устанавливается код 00...01 т.е. 1 1, на первую группу входов сумматора 2 подается код 00,,,011, а на его выходах оказьшается код 00. ,...JOO, С приходом второго импульса на счетный вход счетчика 1 появляется импульс и на выходе эле- мента И 7, и код 00... ЮО передним фронтом этого импульса записывается в регистр 14 и счетчик 15, а задним фронтом устанавливает в счетчике 1 код 00....10. После окончания.второ- го импульса в счетчике 15 фиксируется код 00..о..100, т.е. 2 4, на первую группу входов сумматора 2 поступает код 00„..101, на его выходах код ...1001 о Дальнейшая работа уст- ройства до момента окончания меньшег из временных интервалов, происходит аналогично, . за счеттого, что по мере заполнения счетчика 1 на первой группе входов сумматора 2 форми- руется последовательность нечетных чисел 2п-), а в сумматоре 2 происходит их последовательное сложение, в регистре 14 формируется код N п

п 11 (2п-1) 1+3+5+0..+ (2п-1).

h-(

Обозначим больший времяимпульс- ный сигнал Т (Т, , T,j). Пусть пер- . вым окончился временной интервал Т (Т, Т), В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т, элемент И 6 закрывается, прохождение импульсов опорной частоты в счетчике 3 прекращается и в чем фиксируется код N Т f . На выходах регистра 14 в этот момент находится код N , который поступает в счетчик 15 и на вторую группу входов сумматора 2.

Одновременно на выходе элемента И 9 появляется потенциал уровня О а на управляющем входе счетчика 1 появляется потенциал уровня 1 и счет- ч ик 1 переходит в режим параллельной записи. Выход второго разряда счетчика 3 подключен к входу первого (младшего) разряда счетчика 1, выход п+1 разряда счетчика 3 подключен к входу п-го разряда счетчика 1. Поэтому код N записывается в счетчик 1 со сдвигом на один разряд влево. Так как выходы счетчика 1 подключены к первой группе сумматора 2 со сдвигом на один

разряд вправо, т.е. п-й выход к п+1 входу, то код N появляется на первой группе входов сумматора 2 без сдвига. При этом код младшего разряда (с весом 2) счетчика 2 поступает на младший разряд первой группы входов сумматора 2 через элемент ИЛИ 11 так как с окончанием меньшего временного интервала (в данном случае Т) на выходе элемента И 10 появляется потенциал низкого уровня

Таким образом, в момент, соответствующий окончанию временного интер - вала Т,, на первой группе входов сумматора 2 оказывается зафиксированным код N- , на второй группе входов - код N , а на выходе - N г Первый импульс опорной частоты, пришедший после окончания интервала Т, через элемент И 7 на управляющий вход регистра.14, записывает в него код N-- + N , которьй поступает в счетчик 15 и на вторую группу сумматора 2. После поступления импульса опорной частоты на управляющий вход регистра 14 в нем будет зафиксирован код N + 2N,, третьего N +3N и т.д.. ,

М 2

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Tj, на выходе элемента ИЛИ 13 появится потенциал уровня О, элемент И 7 закроется и в счетчике 15 зафиксируется код, равный

т, «г (-NT,)NV

где N - количество импульсов, при- шедших за второй Т времяимпульсньй сигнал. Учитывая, что

N, f.-T, , N,

,

получим N (fЛ,(fЛг-foT,)fЛ

i

или

т N

NT NT

4 1

Таким образом, устройство заканчивает процесс умножения к моменту окончания большего времяимпульсиого сигнала. KjpOMe того, момент окончания вычисления не зависит от частоты опорного генератора, а в режиме умножения не играет роли, какой из время- импульсных сигналов Т или Т больший.

Формула изобретения

Вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соеди- иен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И соединен с входом первого числа устройства, второй вход второго элемента И соединен с входом второго числа устройства, выход второго элемента И соединен со счетньт входом второго счетчика, вход установки режима Деление устройства соединен с первым входом чет- вертого элемента Иj выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, отличающе- е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия, в него зк -дены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем второй счетчик выполнен реверсивньм, разрядные выходы которого, начиная с второго, соединены соответственно с информационными входами первого счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго счетчика и с информационными входами первой группы сумматора, начиная с второго разряда, разрядные выходы сумматора соединены соответственно с информационными вхо- дами регистра, вход разрешения записи которого соединен с выходом третьего элемента И, а разрядные выходы регистра соединены соответственно с информационными входами третьего счетчика и информационными входами второй группы сумматора, счетный вход третьего счетчика соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде второго счетчика выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ а выход первого разряда - с первым входом второго элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом установки режима Деление устройства, а выход третьего элемента ИЛИ соединен с третьим входом второго элемента И и, с входом элемента НЕ, выход которого соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде первого счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы входов сумматора, входы первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, вход первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, первый вход пятого элемента И - с входом второго числа устройства, вход установки режима Умножение устройства - -с входом установки режима прямого счета второго счетчика и входом разрешения записи информации в параллельном коде третьего счетчика, выход первого элемента И соединен со счетнь м входом первого счетчика.

Составитель В« Гусев Редактор М. Товтин Техред М.Ходанич Корректор Е.Сирохман

3292/49

Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение для выполнения множительных и делительных операций над время- импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме Целью изобретения является повышение быстродействия устройства в режиме умножения времяимпульсных сигналов. Устройство содержит первый счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы - к шинам ввода первого и второго времяимпульсных сигналов соответственно, первый и второй элементы ИЛИ, второй счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, третий и четвертый элементы И, пятый элемент И, один из входов которого соединен с шиной установки режима Деления, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, вькод которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого является выходом устройства Новым в устройстве является то, что в него дополнительно включены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий счетчики выполнены с возможностью параллельного заноса информации, а второй счетчик, кроме того, - с возможностью реверсивного счета, Причем выходы разрядов второго счетчика, начиная с второго, соединены с соответствующими информационными входами разрядов первого счетчика, выходы которого подключены к информационным входам разрядов второго счетчика и к первой группе входов сумматоров. Начиная с второго входа, выходы сумматора подключены к входам регистра, а выходы регистра - к второй группе входов сумматора и к информационным входам разрядов третьего счетчика, счетный вход которого соединен с управляющим входом второго счетчика Вход задания режима которого соединен с управляющим входом третьего счетчика и с шиной установки режима Умножение. Выход переполнения подключён к второму входу третьего элемента ИЛИ, а выход перво- то разряда соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого, подключен к шине установки режима Деление, а выход - к третьему входу второго элемента И и через элемент НЕ - к управляющему входу первого счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И. Выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы (С (О N5 СО оо о C3t со