Контролируемый накапливающий сумматор Советский патент 1986 года по МПК G06F7/50 G06F11/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых систем.

Целью изобретения является повы- шение достоверности функционирования накапливающего сумматора.

На фиг.1 приведена функциональная схема контролируемого накапливающего сумматора; на фиг.2 пример построе ния четырехразрядного накапливающего сумматора с использованием микросхем средней интеграции; на фиг.З - структурная схема многоразрядного накапливающего сумматора, простроен- кого на основе четырехразрядных сумматоров.

Контролируемый накапливающий сумматор, изображенный на фиг.1 содержит первый и третий комбинационные сумматоры 1 и 2, регистры 3 и 4 сдвига, второй комбинационный сумматор 5 группу 6. элементов НЕ, элемент НЕ 7, элементы 8 и 9 задержки, триггеры 10 и 11, элемент И 12, узел 13 инди- кации, последовательньй информаци- вход 14 второго регистра 4 сдвига, информационный вход 15 кон- тролируемого сумматора, вход 16 задания режима работы контролируемого сумматора, первый тактовый вход 17 контролируемого сумматора, второй тактовый вход 18 контролируемого сумматора, установочный вход 19 контролируемого сумматора, прямой и ин- версный выходы 20 и 21 результата контролируемого сумматора, выход 22 ошибки контролируемого сумматора, вход 23 сброса сигнала ошибки контролируемого сумматора, выходы 24 и 25 переноса первогои третьего комбинационных сумматоров 1 и 2, выходы 26 и 27 старших разрядов первого и второго регистров 3 и 4 сдвига, входы 28 и 29 переноса первого и третьего комбинационных сумматоров 1 и 2, вход 30 и выход 31 переноса второго комбина1шонного сумматора 5, светодиод 32, резистор 33,

Контролируемый накапливающий сум- матор работает следующим образом.

Накапливающий сумматор построен на базе п-разрядных комбинационного сумматора 1(2) и регистра 3(4) сдвига, используемого как память. На пер вый информационный вход сумматора 1 подается код слагаемого, а на второй информационный вход - код ранее на192

копленной cyMMbiy хранящейся в регистре 3 сдвига, следовательно, на информационном выходе сумматора 1 получается сумма предыдущего результата суммирования с вновь поступившим числом. Эта сумма подается на параллельный информационный вход (вход паралл льной записи числа) регистра 3, и с приходом тактового импульса на его вход записи по тактовому входу 17 записьшается в регистр 3 сдвига.

Регистр 3(4) сдвига, примененный в контролируемом накапливающем сумматоре, работает в двух режимах.: режим записи параллельного кода и режим записи последовательного кода (режим сдвига). Первый режим используется по прямому назначению, т.е. для записи результатов суммирования чисел в регистр (память) 3(4). Второй режим применяется (при необходимости) для предварительного ввода числа в контролируемый накапливающий сумматор либо для установки (сброса) его в нуль.

Если на входе 16 задания режима работы контролируемого сумматора высокий уровень сигнала, сдвиговьА регистр 3(4) работает в первом режиме Хосновной), т.е. в режиме параллельной записи кодов. Запись результатов суммирования в регистр 3(4) осуществляется с помощью тактовых сигналов поступающих по тактовому входу 17. Если же на входе 16 низкий уровень сигнала, то регистр 3(4) работает во втором .режиме, при котором тактовые сигналы подаются на вход 18 сдвига контролируемого сумматора. Для сброса регистра 3(4) в нуль на установочный вход 19 подается низкий уровень сигнала. Для предварительной записи числа в регистр 3.(4) на установочный вход 19 подается последовательный код этого числа, а число тактовых импульсов, подаваемых на вход 18 сдвига, равно числу разрядов кода

Основной сумматор-накопитель на элементах 1 и 3 производит сложение прямых кодов чисел, поступающих по информационному входу 15, при этом на выходе регистра 3 сдвига - прямой код результата суммирования.

Вспомогательный сумматор-накопитель на элементах 2,4,6 и 7 производит сложение дополнительных кодов чисел, получаемых с помощью группы 6 элементов НЕ и единицы на входе

переноса младшего разряда сумматора 2, с обратными кодами чисел, находящихся в регистре 4. В результате суммирования обратных кодов чисел, находящихся в памяти 4, с дополнительными кодами вновь поступающих чисел на выходе третьего сумматсфа

2получается обратный код результат суммирования, который записывается

в регистр 4 сдвига.

Работа схемы заключается, в следующем i

В исходном состоянии для сброса накапливающего -сумматора в нуль на установочный вход 19 и вход 16 задания режиь.а работы подается низкий уровень сигнала. На вход 18 сдвига подается число импульсов, равное числу разрядов сумматора. При этом в регистре 3 сдвига устанавливается код 000.,,О, а в регистре 4 сдвига - код 111,, , 1, так как на его пятом входе присутствует единичный уровень сигнала, образованный элементом НЕ 7, В регистре 4 сдвига получается обратный код ЧИСЛИ, находящегося в регистре 3 сдвига, В случае предварительной записи числа в контролируемый накапливающий сумматор последо- вательньй код этого числа подается на -установочный вход 19, В регистр

3сдвига поступает прямой код этого числа, а в регистр 4 сдвига через элемент НЕ 7 поступает обратный код этог о числа.

Перед началом работы первый триггер 10 удерживается в нулевом состоянии низким уровнем сигнала по нулевому входу, при этом элемент И 12 открыт по второму входу высоким уровнем сигнала с инверсного выхода :триггера 10, Второй триггер 11 сбрасывается в нулевое состояние по нулевому входу установочным сигналом, приходящим по входу 23 сброса ошибки при этом светодиод 32 выключен.

После начальной установки контролируемый сумматор переводится в рабочий режим путем подачи единичного потенциала на вход 16, Числа, которые необходимо суммировать и накапливать, подаются параллельным п-раз- рядным кодом по информационному вхЬ- ДУ 15.

На первый сумматор 1 по первому информационному входу подается прямой код слагаемого, а по второму информационному вход - прямой код числаJ находящегося в регистре 3,

2495194

следовательно, на выходе сумматора 1 получается прямой код cyhfMbi ранее накопленного результата сложения с вновь поступившим числом, 5 На третий сумматор 2 по первому информационному входу подается обратный код слагаемого, образованного группой 6 элементов НЕ. По второму информационному входу подается обрат- 10 ньй код числа из регистра 4, а по входу переноса постоянно подается единица, с помощью которой образуется дополнительный код одного из слагаемых третьего сумматора 2, В 15 результате на выходе третьего сумматора 2 получается обратньй код суммы ранее накопленного результата сложения с вновь поступившим числом,

20 Прямой и обратный коды суммы чисел с выходов первого и третьего сумма- .торов 1 и 2 записьшаются в соответствующие регистры 3 и 4 сигналом, приходяЕр1м по тактовому входу 17 кон25 тролируемого сумматора, из регистров 3 и 4 сдвига. Эти коды подаются на первый и второй информационные входы второго сумматора 5, на входе переноса которого нулевой уровень сигнала, В результате суммирования прямого и обратного кодов одного и того же числа в третьем сумматоре 5 образуется код 111.,,1, а на его выходе переноса, соединенного с входом синхронизации первого триггера 1.0,- нулевой

5 уровень сигнала, Тактовьй единичный сигнал через первый элемент 8 задержки (величина задержки перекрывает время установления переходного процесса при суммировании прямого и об ратного кодов чисел) поступает на вход переноса сумматора 5, где суммируется с кодом 111,,,1. В результате сложения кода 111,, . 1 с единицей в сумматоре 5 код суммы станов ;тся рав5 ным 000,,.О, а на выходе переноса появляется единица, т,е, образуется положительный перепад напряжения, ко- торьй переводит первый триггер 10 в состояние единицы, При этом по

0 второму входу запирается элемент И ,12 и тактовьй сигнал, задержанньй вторым элементом 9 задержки (величина задержки перекрьгоает время переключения триггера 10), не проходит

5 на выход 22 ошибки контролируемого сумматора. Так функционирует схема контроля при правильной работе элементов контролируемого сумматора.

В случае неисправности любого из элементов (1-7) во втором сумматоре 5 результат суммирования будет отличен от числа, выраженного кодом 111...1, а значит с приходом по его входу переноса тактового импульса на выходе переноса не образуется положительный перепад напряжения. Первый триггер 10 останется в нулевом состоянии, при котором элемент И 12 открыт по второму входу. Тактовый сигнал через элемент 9 задержки,пройдет на выход элемента И 12 и выработает сигнал Ошибка по выходу 22. Этот же сигнал Ошибка переводит второй триггер 11 в состояние единица, при котором включается светодиод 32, фиксируя факт неисправности. Ток через светодиод 32 ограничивается резистором 33. На фиг.З показано, какие соединения нужно произвести, чтобы из четырехразрядных сумматоров получить многоразрядный.

Формула изобретения Контролируемый накапливакяций сумматор, содержащий три комбинационных сумматора, два регистра и элемент И, причем первый информационный вход первого комбинационного сумматорй является информационным входом контролируемого накапливанщего сумматора, информационный выход первого регистра соединен с первым информационным входом второго комбинационного сумматора, информационный выход третьего комбинационного сумматора соединен с параллельным информационным входом второго регистра, вход записи которого является первым тактовым входом контролируемого накапливающего сумматора, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния достоверности функционирования накапливающего сумматора, в него ;введены триггер, группа элементов НЕ элемент НЕ и два элемента задержки, а первый и второй регистры вьтолнены в виде регистров сдвига, причем информационный выход первого комбинационного сумматора соединен с параллельным информационным входом первого регистра сдвига, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом первого комбинационного сумматора и является пряo

5

0

5

0

5

5

0

5

мым выходом результата контролируемого накапливающего сумматора, информационный вход которого через элементы НЕ группы соединен с первым информационным входом третьего комбинационного сумматора, информацион- ный выход второго регистра сдвига соединен с вторыми информационными входами второго и третьего комбинационных сумматоров и является инверсным выходом результата контролируемого накапливающего сумматора, вход записи первого регистра сдвига объединен с входом записи второго регистра сдвига и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом переноса второго комбинационного сумматора, нулевым входом триггера и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с .первым входом элемента И, выход которого является выходом ошибки контролируемого накапливающего сумматора, выход переноса второго комбинационного сумматора соединен с входом синхронизации триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И, информационный вход триггера и вход переноса третьего комбинационного сумматора соединены с шиной единичного потенциала контролируемого накапливанлцего сумматора, входы сдвига первого и второго регистров сдвига объединены и являются вторьм тактовым входом контролируемого накапливающего сумматора, входы задания режима работы первого и второго регистров сдвига объединены и являются входом задания режима работы контролируемого накапливакяцего сумматораt последовательный информационный вход первого регистра сдви|га объединен с входом элемента НЕ и образует установочный вход контролируемого накапливаницего сумматора, выход элемента НЕ соедине н с последовательным информационным входом второго регистра сдвига, выходы переполнения первого и третьего комбинационных сумматоров являются соответственно выходами прямого и инверсного переноса контролируемого накапливающего сумматора, вход переноса первого комбинационного сумматора соединен с шиной нулевого потенциала контролируемого накапливакяцего сумматора.

о о о о

f9 -

о15

.,0

« ,/

И

f4 19 282930

Af,

fff .

17

i8 27 Z6 2t 25 Ъ1

11(19 28 2930

MZ

16 17 18 27 26 Zif 25 У1

yzo

Ml11

I I I11

I ;I I

I I II I

/7 0-1

19 28 2930

Mm 16

17 182726212531

Редактор Н.Егорова

Составитель В.Гречнев

Техред О.Гортвай Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4326/50 Тираж 671Подписное

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

(раг.З

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых систем. Целью изобретения является повышение достоверности функционирования накапливакмцего сумматора. Цель достигается следукицим образом. Слагаемое поступает на первый информационный вход первого комбинационного сумматора непосредственно, на первый информационный вход третьего комбинационного сумматора - через группу элементов НЕ. После начальных установок на двух регистрах сдвига записаны соответственно все нули и все единицы. Содержимое первого и второго регистров сдвига поступает на вторые информационные входы первого и третьего комбинационньпс сумматоров соответственно. Кроме,того, на вход переноса поступает постоянно единичный сигнал. В результате на выходах результата первого и третьего комбинационных сумматоров фор- мируются соответственно прямая и ин версная суммы. Информация с выходов первого и третьего комбинационных сумматоров по тактовому импульсу пе- реписьгаается соответственно на первый и второй регистры сдвига. Содержимое первого и второго регистров сдвига складывается на втором сумматоре, на вход переноса которого через первый элемент задержки поступает тот же тактовый импульс. В результате при правильной работе узлов устройства на выходе переноса второго комбинационного сумматора формируется импульс, устанавливающий в единичное состояние первый триггер, сигнал с выхода которого препятствует прохождению тактового сигнала, задержанного на втором элементе задержки, через элемент И на выход ошибки устройства. При неправильной работе сигнал на выходе переноса второго комбинационного сумматора не формируется и тактовый сигнал через второй элемент задержки и элемент И поступает на выход ошиб1 и устройства и, кроме того, устанавливает в единичное состояние второй триг- гер для индикации неисправности. Зил. с € со