Оптоэлектронное устройство вычитания десятичных чисел Советский патент 1990 года по МПК G06E1/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения операций вычитания десятичных чисел в логико- временных средах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На чертеже представлена структурная схема оптоэлектронного устройства вычитания десятичных чисел.

Оптоэлектронное устройство вычитания содержит два оптоэлетстронных регистра 1 и 2 операндов А и В соответственно, регенеративный бистабиль- ный оптрон 3, группу 4 оптоэлектрон- ных элементов ИЛИ, группу 5 оптоэлек- тронных элементов НЕ, группу 6 оптоэлектронных элементов И, оптоэлектронные элементы И 7 и 8. Каждый оп- тоэлектроннын регистр представлен двумя разрядными ячейками 9 и 10, оп тоэлектронным элементом И 11 и оп- тоэлектронным элементом ИЛИ-НЕ 12, - а каждая разрядная ячейка регистров 1 и 2 содержит два оптоэлектронных квантующих модуля 13 и 14, два модулятора 15 и 16 и оптоэлектронный элемент ИЛИ 17. В каждой разрядной ячейке регистров 1 и 2 у модуля 13 оптический вход 18 соединен с выходом модулятора 15, а электрические входы соединены с выходом 19 модулятора 15 и с шиной 20 питания, у модуля 14 оптический вход I соединен с выходом модулятора 16, а электрические входы соединены г выходом 22 мосл

00

со 1 ел

дулятора 16 и с шиной 20 питания. Кроме того, модуль 13 оптически соединен с выходом 23 модуля 14, который оптически соединен с выходом 24 модуля 13, а модуль 13 электрически соединен также с выходом 22 модулятора 16. Оптический, вход 25 модулятора 15 является оптическим входом каждой разрядной ячейки 9 и 10 регистров 1 и 2. В младших разрядных ячейках обоих регистров 1 и 2 выход девятого разряда модуля 14 оптически соединен с оптическим входом 26 моду

по выходу 24 модуля 13. Например, цифра 7 записывается в следующем виде: модуль 13 - 111111100, модуль 14- 000000011.

При поступлении запускающего оптического сигнала длительностью lk (где t - время срабатывания регенеративного бистабильного оптрона) на вход 30 регенеративного бистабильного оптрона 3 происходит срабатывание последнего и появление на его выходе 29 оптического сигнала, который поступает одновременно на оптические

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения операций вычитания десятичных чисел в логико-временных средах. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Для достижения цели в устройство, содержащее регенеративный бистабильный оптрон, первый и второй оптоэлектронные регистры, содержащие элемент И, элемент ИЛИ-НЕ и разрядные ячейки, введена группа элементов ИЛИ, группа элементов И и группа элементов НЕ, а также два элемента И, кроме того, в каждую разрядную ячейку оптоэлектронных регистров введен дополнительный элемент ИЛИ. Вместе с новыми связями это позволяет повысить скорость сдвига информации в оптоэлектронных регистрах при выполнении последовательного вычитания десятичных чисел в единичном нормальном коде. 1 ил.

ля 13, оптическим входом 27 модуля 14 J5 входы всех элементов И 6. - 6П и при

и первым входом оптоэлектронного элемента ИЛИ 17 последующей разрядной я чейки, В обоих регистрах 1 и 2 выход 28 девятого разряда модуля 14

каждой разрядной ячейки оптически со- 2Q разрядных ячейках регистров 1 и 2

единен с соответствующим входом первого оптоэлектронного элемента И 11, выход которого соединен с первым входом оптоэлектронного элемента ИЛИ-НЕ 12, второй вход которого оптически соединен с выходом 29 регенеративного бистабильного оптрона 3, единичный оптический вход 30 которого соединен с входом запуска устройства. Нулевые оптические входы 31 и 32 регенеративного бистабильного оптрона 3 соединены с выходом оптоэлектронного элемента И 11 соответственно 1 и 2 регистров, В каждой разрядной ячейке обоих регистров 1 и 2 выход оптоэлектронного элемента ИЛИ 17 соединен с оптическим входом 33 модулятора 16, Выход элемента ИЛИ-НЕ 12 в регистре 1 соединен с оптическим выходом 34 признака присутствия разности в регистре 1, а в регистре 2 - с оптическим выходом 35 признака присутствия разности в регистре 2,

25

30

35

40

одновременно находится единичная информация, через элемент ИЛИ 17 в этих разрядных ячейках вызывает срабатывание модулятора 16, Последнее приводит к увеличению записанного в модуль 14 кода количества единиц, а .следовательно, к обнулению соответствующих разрядов модуля 13 через оптическую связь на выходе 23 модуля 14 Увеличение количества единиц происхо дит до тех пор, пока в девятом разряде одного из двух модулей 14 одноименных разрядных ячеек не появится единичный оптический сигнал, свиде- тельствующий о том, что соответствующий модуль 13 обнулен. Таким образом, во всех одноименных разрядных ячейках регистров 1 и 2 происходит сдвиг информации до тех-пор, пока не обнулит- ся один из двух модулей 13 всех одноименных разрядных ячеек

В это время, если с выхода 28 девятого разряда модуля 14 каждой раз- Оптоэлектронное устройство вычита- .,- рядной ячейки регистров 1 и 2 на со- ния десятичных чисел работает следую- ответствующий вход элемента И II одшим образом.

По оптическому входу 25 модулятора 15 во всех разрядных Ячейках регистров 1 и 2 происходит запись соответствующих операндов А и В параллельно по разрядам в единичном нормаль-- ном коде: в регистр 1 записывается операнд А, в регистр 2 - операнд В, Причем в модуле 13 каждой разрядной ячейки обоих регистров записывается соответствующая цифра в прямом коде, а в модулР 14 - в дополнительном до девяти коде за счет оптической связи

отсутствии единичного сигнала на выходах соответствующих элементов ИЛИ 4(- 4П, что возможно в случае, когда в соответствующих одноименных

5

0

5

0

одновременно находится единичная информация, через элемент ИЛИ 17 в этих разрядных ячейках вызывает срабатывание модулятора 16, Последнее приводит к увеличению записанного в модуль 14 кода количества единиц, а .следовательно, к обнулению соответст вующих разрядов модуля 13 через оптическую связь на выходе 23 модуля 14 Увеличение количества единиц происхо - дит до тех пор, пока в девятом разряде одного из двух модулей 14 одноименных разрядных ячеек не появится единичный оптический сигнал, свиде- . тельствующий о том, что соответствующий модуль 13 обнулен. Таким образом, во всех одноименных разрядных ячейках регистров 1 и 2 происходит сдвиг информации до тех-пор, пока не обнулит- ся один из двух модулей 13 всех одноименных разрядных ячеек

0

5

новременно не поступает оптический сигнал, что свидетельствует о наличии единичной информации в модуле 13 соответствующей разрядной ячейки регистров 1 и 2, установки в нулевое состояние регенеративного бистабильного оптрона 3 не происходит,Однако наличие оптического сигнала на выходе 29 регенеративного бистабильного оптрона 3, поступающего на вход элемента И 8, при присутствии единичного сигнала на выходе элемента И 7, что возможно в случае, когда на выхо5-J

дах элементов ИЛИ одновременно присутствует единичный сигнал,свидетельствующий о том, что информация в одном из двух модулей 13 соответствующих одноименных разрядных ячеек регистров 1 и 2 равна нулю, через элемент ИЛИ 17 первой разрядной ячейки 9 обоих регистров 1 и 2 вызывает срабатывание модулятора 16, Последт нее приводит в следующий момент к увеличегшю информация на один единичный разряд в модуле 14 первой разрядной ячейки 9 регистров 1 и 2, что соответственно вызывает обнуление соответствующего разряда модуля 13 в необнуленной разрядной ячейке 9, а в обнуленной разрядной ячейке 9 приводит к установке в единичное состояние всего модуля 13 по оптическому входу 26 и к обнулению всего модуля 14 по оптическому входу 27, а также через оптроэлектронный элемент ИЛИ 17 в последующей разрядной ячейке данного регистра - к срабатыванию модулятора 16, который увеличивает информацию на один единичный разряд в модуле 14 этой разрядной ячейки, что соответственно вызывает обнуление соответствующего разряда модуля 13 данной разрядной ячейки.

В дальнейшем присутствие оптического сигнала выходе 29 регенеративного бистабильного оптрона 3 аналогично осуществляет процесс обнуления модуля 13 каждой разрядной ячейки обоих регистров 1 и 2 до тех пор, пока в девятом разряде модуля 14 каждой разрядной ячейки одного из регистров не появляется единичный оптический сигнал.

Бела с выхода 28 девятого разряда модуля 14 каждой разрядной ячейки регистров 1 или 2 на соответствующий вход элемента И II одновременно поступает оптический единичный сигнал, что свидетельствует о том, что информация, записанная в соответствующем регистре равна нулю, тогда единичный оптический сигнал на выходе элемена И 1 1 регистров 1 и 2 вызывает обнуление регенеративного бистабильного оптрона 3 При этом прекращается поступление оптического единичного сигнала через элементы ИЛИ 4 -4 и 8 на входы модуляторов J6 каждой азрядной ячейки регистров 1 и 2, то необходимо для предотвращения становки в единичное состояние все-

39754

го модуля 13 и обнуление модуля 14 соответствующих разрядных ячеек регистра 1 или 2,

Таким образом, один из регистров (1 или 2) является обнуленным, а в другом записана разность операндов А и В, О том, что разность находится, например, в регистре 1, свиде- Q тельствует наличие оптического сигнала на выходе 34 признака присутствия разности в регистре J, в противном случае оптический сигнал присутствует на выходе 35 признака присут- 15 ствня разности в регистре 2,

Формула изобретения

Оитоэлектронное устройство вычитания десятичных чисел, содержащее ре- 20 генеративный бистабилъный оптрон и первый и второй оптоэлектронные регистры, содержащие элемент И, элемент ИЛИ-НЕ и разрядные ячейки по числу десятичных разрядов, каждая из 25 которых содержит два оптоэлектронных квантующих модуля и два модулятора, причем в каждой разрядной ячейке обоих оптоэлектронных регистров первые электрические входы первого и эд второго квантующих модулей соединены с электрическими выходами соответственно первого и второго модуляторов, а вторые электрические входы подключены к шине питания устройства, первый оптический вход первого оптоэлек- тронного квантующего модуля соединен с выходом второго оптоэлектронного квантующего модуля, первый оптический вход которого соединен с выходом первого оптоэлектронного квантующего модуля, оптические входы первых модуляторов разрядных ячеек первого и второго оптоэлектрониых регистров соединены с соответствующими разрядами дс входов соответственно первого и второго операндов устройства, вторые оптические входы первого и второго оптоэлектронных квантующих модулей в каждой разрядной ячейке обоих опто- 5Q электронных регистров соединены с оптическими выходами соответственно первого и второго модуляторов, первый оптический выход девятого разря- да второго оптоэлектронного квантующего модуля каждой разрядной ячейки

35

40

5

оптически соединен с соответствующим входом элемента И соответствующего оптоэлектронного регистра, третий электрический вход парного оптоэлек-

тронного квантующего модуля в каждой разрядной ячейке соединен с электрическим выходом второго модулятора, второй оптический выход девятого разряда второго оптоэлектронного квант тующего модуля соединен с третьими оптическими входами первого и второго оптоэлектронных квантующих модулей,.в каждом оптоэлейтронном регист- ре выход элемента И оптически соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого оптически соединен с выходом регенеративного би- стабильного оптрона, единичный опти- ческий вход которого соединен с входом запуска устройства, первый и второй нулевые оптические входы регенеративного бистабильного оптрона соединены с выходами элементов И первого и второго оптоэлектронных регистров, выход элемента ИЛИ-НЕ каждого оптоэлектронного регистра соединен с оптическим выходом признака присутствия разности в соответствующем оптоэлек- тронном регистре, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены группы элементов ИЛИ, НЕ, И, два элемента И, а в каждую разрядную ячейку обоих от оэлектронных регистров введен элемент ИЛИ, причем первые оптические выходы девятых разрядов вторых оптоэлектронных квантующих модулей одноименных разрядных ячеек обо- их оптоэлектронных регистров соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего элемента ИЛИ группы, выход каждого элемента ИЛИ группы через соответствующий элемент НЕ группы оптически подключен к первому входу соответствующего элемента И группы, второй вход которого оптически соединен с выходом регенеративного бистабильного оптрона, выход каждого элемента И группы оптически соединен с первым входом элемента ИЛИ в соответствующей разрядной ячейке каждого оптоэлектронного ре-. гистра, выход каждого элемента ИЛИ группы оптически соединен с соответствующим входом первого элемента И, выход которого оптически соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого оптически соединен с выходом регенеративного бистабильного оптрона, выход второго элемента И оптически соединен с вторым входом элемента ИЛИ в первой разрядной ячейке каждого оптоэлектронного регистра, а второй вход элемента ИЛИ в каждой разрядной ячейке, кроме первой, каждого оптоэлектронного .регистра соединен с вторым оптическим выходом девятого разряда второго оптоэлектронного квантующего модуля предыдущей разрядной ячейки, выход элемент-а ИЛИ в каждой разрядной ячейке каждого оптоэлектронного , регистра оптически соединен с входом второго модулятора.