ЭЛЕКТРОННАЯ КЛАВИШНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА Советский патент 1973 года по МПК G06F15/02 

Изобретение относнтся к области вычислительной техники, в частности к электронным кл авишным вычислительным машинам, предназначенным для учетно-статистических, планово-экономических, инженерно-технических ;i других расчетов.

Такие машины известны, они содерл ат арифметическое устройство с сумматором, операционными регистрами, регистром запятой и устройством знаков, устройство памяти, устройство управления операциями, устройство управления индикацией, блок индикации, блок клавиатуры и блок питания. К недостаткал этих машин следует отнести то, что информация, содержащаяся в регистрах, не может быть представлена оператору одноврсмеипо, из-за чего уменьшается быстродействие и снижается эффективность их нспользо1 ания. Предлагаемая электронная клавишная вычислительная машина позволяет одновременно индицировать информацию, содержащуЕося в ее нескольких регистрах.

Достигается это бл агодаря тому, что устройство управления индикацией дополнительно содержит счетчик индикации, устройство смещения знаков по строке, дешифратор номера индицируемого регистра, счетчик триад, триггер счетчика триад, триггер информации, триггер подсвета и два вентиля. Выход триггера

индикации соединен со входом счетчика индикации, выход последнего - со входом счетч 1ка триад, а второй вход - с единичным выходом триггера счетчика триад. Выходы

счетчика индикации подключены к входам дешифратора номера инД11ЦЛ 1уемого регистра, выходы которого соединены со входами установки «О триггера информации, триггера подсвета, триггера счетчика триад и со вторым выходом устройства управления индикацией. Вход установки «I триггера ииформацин соединен с выходом дешифратора цифры, а единичный выход трнггера ииформации через вентиль - со входом установки «1 триггера подсвета. Выход счетчика триад подключен ко входу ycTpoficTua смеи1ения знаков по строке, выход которого соединен с третьим выходом устройства унравлення индикацией. Выход триггера подсвета через вентиль, второй вход которого соединен с выходом устройства формиро15с иия знака, подключен к четвертому выходу устройства управления индикацией. Вход уетановки «1 триггера счегчика трнад соединен со входом устройства

управления индикацией, первый выход которого соединен со входами коммутаторов арифметического устройства и запоминающего, устройства и с первым ВХОДОЛ1 блока индикации. Вход устройства управления индикацией подключей к выходу блока кл явиатуоы.

Предлагаемая машина пыполпяет над десятичными числами следующие операции: сложение, вычитание, умножение, деление, обратное деление, извлечение квадратного корня, вычисление нроцентов и процентных отношений, наконление в двух регистрах памяти, автоматическое накопление результатов в одном из, регистров памяти, автоматическую выборку из одного из регистров памяти.

На фиг. 1 представлена структурная схема электронной клавишной вычислительной машины; на фиг. 2 - вид полиграммы.

Электронная клавишная вычислительная машина содержит арифметическое устройство 1, запоминаюш,ее устройство 2, устройство унравления операциями 3, устройство унравления индикацией 4, устройство синхронизации 5, задающий генератор 6, блок индикации 7, бло-к клавиатуры 8, блок питания 9.

Арифметическое устройство / имеет регистр 10 клавиатуры, регистр // сумматора, вспомогательный онерациони.ый регистр 12, тетрадный регистр 13 клавиатуры, сумматор 14, коммутатор-распределитель 15. коммутатор 16, вентиль 17, схему «ИЛИ 18, регистр знаков 19, регистр запятой 20.

Запоминающее устройство 2 содержит nej)1Ш1Й регистр намятн 21, второй регистр памяти 22, третий регистр на.мяти 23, коммутатор- распределитель 24, ком.мутатор 25.

К устройству управления индикацией относятся: региетр цифры 26, дешифратор цифры 27, блок формирования знака 28, устройство смещения знака по строке 29, дешифратор 30 номера индицируемого регистра, счеччик индикации 31, счетчик триад 32, триггер 33 счетчика триад, триггер индикации 34, триггер информации 35, триггер подсвета 36, вентили 37, 38.

Блок индикации имеет орган индикации 39 и оконечное устройство формирования сигналов индикации 40.

В арифметическом устройстве / регистр 10 клавиатуры предназначен для хранения вводимых чисел и окончательных результатов вычислений. Выход младшего разряда этого регистра через вентиль 17 соединен с первым входом сумматора J4 и с тетрадпым регистром 13 клавиатуры, который образует дополнительный десятичный разряд регистра Ю клавиатуры при вынолпеини старших операций в режиме округления и, сосднияя через коммутатор-распределитель 15 выход младшего разряда со входом старшего разряда регистра JO клавиатуры, позволяет сохранить в последнем первоначальную информацию нри еложении ее е содержимым других регистров.

Регистр У/ сумматора предназначен: для хранения промежуточных результатов вычислений. Выход младшего разряда его через схему «ИЛИ 18 соединен со входом сумматора М.

Вспомогательный операционный регистр 12 служит для хранения и обработки множителя при выполие1ши операций умножения, для нолучсния частного нри выполнении операций деления и является всномогательным регистром для обеспечения в режиме индикации отображения информации, содержащейся в регистрах электронной клавишной вычислительной машины, начиная со старших разрядов. Вход младшего разряда вспомогательного операционного регистра 12 через коммутатор J6 и схему «ИЛИ 18 соединен со вторым входом сумматора J4.

Регистры 10, 11, 12 являются сдвиговыми, емкость их 48 бит.

Сумматор 14 предназначен для поразрядного сложения двух чисел и выделения двоичнодесятичного кода индицируемых чисел. Выход сумматора соединен со входами коммутатора-распределителя 15 арифметического устройства 1 и коммутатора-распределителя 24 запоминающего устройства 2.

Коммутатор-распределитель 15 арифметического уетройетва 1 используется для передачи информации с выхода сзмматора 14 на входы регистров 10, 11, 12. Выходы коммутатора-распределителя 15 нодключены ко входам младших разрядов операционных регистров.

Коммутатор 16 арифметического устройства / предназначен для передачи информации, содержащейся в регистре 11 сумматора ил.и

во вспомогательном операционном регистре 12, на сумматор 14. Выход коммутатора 16 через ехему «ИЛИ 18 подключен ко второму входу сумматора 14.

Регистр знаков 19 нужен для хранения знаков чисел, записанных в регистрах электронной клавишиой вычислительной мащины, и для онрсделения знака результата вычислений, выход регистра знаков 19 подключен ко входу блока формирования знаков 28.

Регистр запятой 20 служит для хранения маркера запятой, относящейся к числу, записанному в регистре 10 клавиатуры. Выход регистра запятой 20 соединен со входом устройства управления онерациями 3 для реализаНИИ старших операций, со входом блока формирования знаков 28 для обеспечения индикации знака запятой, со входом установки «1 триггера 33 счетчика триад, с вентилем 37 включения триггера подсвета, а также со входом регистра запятой 20 для обеспечення циркуляцин в нем йнформац 1и. Регистры памяти 21, 22, 23 необходимы для хранения констант, итоговых результатов структурных частей вычислительной задачи и результатов накоплеНИИ. Выходы младщих регистров памяти подключены ко входам коммутатора 25.

Коммутатор-распределитель 24 предназначен для занесения информации из сумматора 14 в регистры памяти. Выходы коммутаторараспределителя 24 подключены ко входам младших разрядов регистров памяти 21, 22, 23. Коммутатор 25 служит для передачи содержимого регистров памяти 21, 22, 23 на еумматор 14. Выход коммутатора 25 соединен через

схему «ИЛ1Ь 18 со вторым входом сумматора 14.

Устройство управления операциями 3 обосисчивает реализацию принятых алгоритмов выиолневия оиераций. Выход устройства 3 подключен ко входам регистра запятой 20. регистра знаков /Я вецтиля 17, коммутаторараспределителя 15, коммутатора 16, коммутатора-распределителя 24 и коммутатора 25.

Регистр цифры 26 служит для хранеипя десятичного кода десятичной цифры во время ее индикации. Выход регистра цифры 26 соединен со входом дешифратора цифры 27.

Дешифратор цифры 27 предназначен для преобразования двоично-десятичного кода цифры в позиционный код. Е:го выход соединен со входом блока формирования знака 28 и со входом установки «1 триггера информации 35.

Блок формирования знака 28 служит для выработки кодовых иоследовательностей, формируюших иолиграмму (обобщенную цифровую матрицу), и сигналов подсвета ее сегментов, образуюших индицируемую цифру или знак. Выход блока формнрования знака 28 подключен к входу вентиля сигналов подсвета 38 и к входу оконечного устройства фоомироваиия сигналов индикации 40.

Устройство смещения знаков по строке 29 обеспечивает пространственное разделение индицируемых знаков в строке. Выход его соединен со входом оконечного устройства формирования сигналов индикации 40.

Дешифратор 30 номера индицируемого регистра служит для преобразования двоичного кода счетчика индикации 31 в позипионный код номера индицируемого регистра и пиклог анализа и индикации. Выход этого дешифратора соединен со входом оконечного устройства формирования сигналов индикации 40 со входом установки «О триггера счетчика триад 33, вентилем 17, входом коммутаторарасиределителя 15, входом коммутатора-оаспределителя 24, входом установки «О триггера лодсвета 36 и входом установки «О триггера информации 55.

Выходы счетчика индикации 31, необхоти мого для определения количества индиципусмых регистров и направления пересчета счетчиков триад 32, подключены ко входам (Ьратора 30 номера индициpye toгo регистра :; счетчика триад 32. Последний представляет собой двухразрядный реверсивный счетчик, работающий в режиме пересчета по модулю «3 и слзжаший для пространственного пазбиения числа па группы из трех цифп отиосительно запятой. Выход счетчика тпиад 32 соединен со входом устройства смешения знаков по отроке 29.

Триггер 33 лре.диазначен для управления работой счетчика триад и соединен со входом счетчика триад 32, триггер индикации 34 - для включения и выключеиия режима индикации в машине и своим нулевым выходом no.iключен ко входу начальной установки счетчика индикации 31; триггер информации 35- для определения наличия или отсутствия информации в индицируемых регистрах, его единичный выход соединен; с вентилем 37; триггер подсвета 36 - для выработки сигнала разрешения подсвета, начиная с иервой значащей цифры, либо со знака занятой, либо в младшем десятичном разряде, его едииичный выход соединен с вентилем 38 сигналов подсвета.

Устройство синхронизации 5 совместно с задающим генератором 6 обеспечивает выработку сери ; импульсов, синхронизирующих работу остальных хстройств машинъ. В блоке индикации 7 орган индикации 59

предиазначен .для визуального отображения информации, содерл ащейся в регистрах машины и позволяет формировать необходимое количество знаков на рабочем иоле по принципу последовательного подсвета сегментов.

Назначение оконечного устройства формирования спгналов ниднкации 40 - преобразование логических сигналов управления индикацией в сигналы, обеспечивающие по своим электрическим параметрам работу от органа

индикации 39. Выход оконечного устройства формирования сигналов индикации соединен со входом органа иидикацтщ 39.

Блок клавиатуры 8 предиазначен для преобразования механического нажатия клавиш

в электрический потенциал и шифрации его двоичным кодом; блок питания 9 - для выработки пптающих напряжений для всех устройств и блоков.

Работает электроииая клавишная вычислительная машина в двух режимах: рабочем ч индикации.

Рабочий режим включает в себя ввод числа, обращение к регистрам памяти, выполнение арифметических операций, режим индикации - последовательную циркуляцию информации, содержащейся в двух операционных регистрах и в двух регистрах памяти, с частотой, обеспечивающей одновремеииое, с точки зпения визуальиого восприятия, отображеиие этой информации на оргаи индикации.

Оба режима постоянно чередуются так, что при каждом нажатии клавиши последовательно осуществляются рабочий режим и режим

индиканлиг.

Рабочий иачинается включением устройства уиравления операциями 5 при иажатии на любую клавишу блока клавиатуры 8 и осуи1ествляется следующим образом.

При опсрапии ввода число, набранное на клавиатуре, записывается в ее регистр 10. При нажатии на операциоиную клавишу это число нормализуется и через вентиль 17 передачи с выхода регистра клавиатуры иа вход сумматора 14 и коммутатор-распределитель 15 переписывается в регистр // сумматора ч вновь в регистр 10 клавиатуры. При иаборе следующего числа оно записывается в регистр клавиатуры, стирая предыдущую информацию. Операция, обусловленная нажитием oneрационной клавиши, выполняется после пажатия следующей операционной клавиши. При выполнении операций сложения, вычитания и накопления второй операид из регистра 10 клавиатуры через вентиль 17 поступает на первый вход сумматора 14, а первый операнд из регистра 11 сумматора через коммутатор 16 и схему «ИЛИ 18 или одного из регистров памяти 21, 22, 23 через коммутатор 25 и схему «ИЛР1 18 поступает на второй вход сумматора 14 для поразрядного сложения со вторым операндом. Результат сложения, вычитания, накопления с выхода сумматора 14 через коммутатор-распределитель 15 или коммутатор-распределитель 24 поступает на вход соответственно регистра 11 сумматора или одного из регистров памяти 21, 22, 23. Одновременио второй операнд через тетрадный регистр 13 клавиатуры и коммутатор-распределитель 15 вновь поступает на вход регистра 10 клавиатуры. При выполнении операций умножения, деления, обратного деления, вычисления процентов, вычисления процентных отношений и извлечения квадратного корня информации с выхода регистра // сумматора (при умножении и вычислеиии процентов) или с выхода регистра 10 клавиатуры (при делении, обратном делении, вычислении процентных отношений и извлечении квадратного корня) поступает через коммутатор 16 арифметического устройства 1, схему «ИЛИ 18 и сумматор 14, или соответственно через вентиль 17 и сумматор 14 на коммутатор-распределитель 15 и далее записывается во вспомогательный операционный регистр 12. Затем, например, при умножении, производятся последовательные сдвиги множителя во вспомогательном операционном регистре 12 и частичного произведения в регистре 11 сумматора, анализ младшего разряда множителя во вспомогательном операционном регистре 12 и поразрядное сложение множимого, поступающего через вентиль 17 на первый вход сумматора 14, с частичным произведением, поступающим с выхода регистра 11 сумматора через коммутатор 16 и схему «ИЛР1 18 на второй вход сумматора 14. Результаты выполнения операций находятся в регистре // сумматора или в одном из регистров памяти 21, 22, 23 для операций накопления. В случае нажатия клавиши результат вычислений через коммутатор 16 и схему «ИЛИ 18, сумматор 14 и коммутатор-рас1Пределитель 15 переписывается из регистра // сумматора в регистр 10 клавиатуры. При этом производится очистка регистра 11 сумматора. Операция обращения к регистрам памяти выполняется цепосредственно нажатием соответствующих клавиш. При этом информация из регистра 10 клавиатуры через вентиль 17, сумматор 14 и коммутатор-распределитель 24 поступает на вход одного из регистров памяти, или, наоборот, с выхода одного из регистров памяти через коммутатор 25, схему «ИЛИ 18, сумматор 14 и коммутатор-распределитель 15 - на вход регистра 10 клавиатуры. После окончания рабочего режима начинается режим индикации. Устройство управлеПИЯ операциями 3 вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер индикации 34 в состояние «1. При этом снимаются: сигнал сброса со счетчика триад 32, триггера 33 счетчика триад, триггера информации 35, триггера иодсвета 36 и сигнал начальной установки со счетчика индикации 31. Счетчик индикации начинает вырабатывать два рабочих цикла, необходимых для индикации регистров. В случае индикации информации, содержащейся в четырех регистрах, счетчик индикации вырабатывает восемь рабочих циклов. Индикация содержимого одного регистра проводится за два цикла: анализа и индикации. Иапример, индикация информации, находящейся в регистре 10 клавиатуры, осуществляется так. В цикле анализа производится проверка наличия в индицируемом регистре информации. При этом информация из индицируемого регистра 10 клавиатуры через вентиль 17, сумматор 14 и коммутатор-распределитель 15 поступает иа выход вспомогательного регистра 12, работающего в реверсивном режиме, и записывается в него таким образом, что младшим разрядам числа соответствуют старщие разряды регистра. Одновременно происходит запись числа в регистр 10 клавиатуры ;для сохранепИЯ в нем ин(1)ормации. Во время переписи информации двоично-десятичный код каждой цифры числа при прохождении через сумматор 14 ноступает на вход регистра цифры 26 и преобразуется дешифратором цифры 27 в позиционный код. Последний поступает на вход блока формирования знака 28 и на вход установки «Ь триггера информации 35. При наличии хотя бы в одном разряде числа цифры, отличной от нуля, триггер информации 35 устанавливается в состояние «1, фиксируя наличие информации в индицируемом регистре 10. В этом же цикле анализа осуществляется циркуляция информации в регистре занятой 20. При нрохождении маркера залятой через старший разряд регистра занятой 20 триггер 33 счетчика триад устанавливается н состояние «Ь, обеспечивая запуск счетчика триад 32. Последний в цикле анализа работает в режиме сложения по модулю «3, чем достигается разбиение целой части числа на триады относительно маркера запятой. В цикле индикации информация со вспомогательного регистра 12 через коммутатор 16 и схему «ИЛИ 18 поступает на вход сумматора 14, начиная со старших разрядов. С сумматора 14 в момент установления кода десятичного разряда информация переписывается в регистр цифры 26, где остается неизменной до получения на сумматоре 14 кода следующего десятичного разряда. Дешифратор цифры 27 преобразует двоично-десятичный код цифры в позиционный код, который поступает на вход блока формирования знака 28 и на вентиль 37 включения триггера подсвета. Блок формирования знака 28 вырабатывает сигналы формирования 1полиграммы и преобразует позиционный код цифры во временную последовательность импульсов подсвета сегментов полиграммы, образуюидих начертание индицируемой цифры (фиг. 2).

Эта последовательность импульсов поступает на вход вентиля 38 сигналов подсвета, который открывается сигналом с выхода «1 триггера подсвета 36. Состояние «1 триггера подсвета 36 определяется либо сигналом первой значащей цифры с дешифратора цифры 27 при индикации целых чисел или неправильных дробей, либо сигналом маркера запятой с регистра занятой 20 1при индикации правильных дробей. Триггер информации 35 находится при этом в состоянии «1. При индикации последнего разряда числа триггера подсвета 36 еигналом с дешифратора номера индицпруемого регистра 30 устанавливается в состояние «1, чем достигается постоянная индикация цифры «О в младшем разряде при отсутствии значащей информации в индицируемом регистре. Одновременно формированием сигналов нолиграммы блоком формирования знака 28 устройство с.мещения знаков по строке 29 вырабатывает сигналы, служащие для пространственного отделения знаков в етроке. При этом на вход уетройства смещения знаков по строке 29 поступают сигналы с выхода счетчика триад 32 для дополнительного проетранственного отделения одной триады числа от другой. Счетчик триад 32 в цикле индикации работает в режиме вычитания по модулю «3, причем пересчет начинается с состояния, установленного на счетчике в конце цикла анализа.

Сигналы формирования полиграммы, смещения знака 1ПО строке и сигналы подсвета сегментов полиграммы поступают на входы оконечного устройства формирования сигналов индикации 40 и преобразуются последним в соответствии с требованиями, предъявляемыми ко входным сигналам органа индикации. Сигналы, выработанные оконечным устройством формирования сигналов индикации, обеспечивают на рабочем поле органа индикации 39 отображение в одной строке числа либо цифры «о при отсутствии в индицируемом регистре значащей информации.

В конце цикла индикации производится подготовка устройства управления индикацией к индикации информации, содержащейся в следующем региетре. Для этого подается сигнал начальной установки на счетчик триад 32, триггер 33 счетчика триад, триггер информации 35 и триггер подсвета 36. Происходит также прибавление «1 к коду счетчика индикации 31. Индикация всех остальных регистров мащины осуществляется аналогичным образом.

10 Предл1ет изобретен1Ия

Электронная клавишная вычислительная ма тина, содержащая арифметическое устройство, состоящее нз рсгнстра знаков, регистра запятой, коммутатора, выход которого соединен со входами онеранионных регистров, выход первого регистра через вентиль соединен со входом сумматора, второй вход которого

через схему «ИЛИ и второй коммутатор соединен с выходами второго и третьего операционных регистров, заноминаюн ее устройство, состоящее из первого коммутатора, выходы которого соединены со входами регистров памяти, выходы которых соединены со входамч второго коммутатора, устройство управления индикацией, состоящее из триггера индикации, регистра цифры, выход которого соединен со входом дешифратора цифры, выход

дешифратора цифры соединен со входами блока формирования знака, блок клавиатуры, устройство управления операциями и блок индикации, выход сумматора арифметического устройства соединен со входом регистра цифры

устройства управления индикацией, входг:.: блока формирования знака устройства управления индикацией соединены соответственно с выходамн регнстра знака и регистра занятой арифметического устройства, выход блока формирования знака соединен с первым входом блока индикации, выход регистра запятой соединен со входом устройства управлення операцнями, выходы которого соединены со входами регистра знаков, регистра запятой и коммутатора арифметического устройства и со входами коммутаторов запоминающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и скорости считыван гя информации, устройство управления

нндиканней донолннтельно содержит счетчик индикации, устройство смешения знаков но строке, дешифратор номера индицируемого регистра, счетчик триад, триггер счетчика триад, триггер информации, триггер подсвета и

два вентиля, выход триггера индикации соединен со входом счетчика индикации, выход которого соединен со .входом счетчика триад, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера счетчика триад, выходы

счетчика индикации соединены со входам дешифратора иомера индицируемого регистра, выходы которого соединены со входами установки «О триггера инфop raции, триггера нодсвета, триггера счетчика триад и со вторым выходом устройства управления индикацией, вход установки «1 триггера информации соединен с выходом дешифратора цифры, а единичный выход триггера информации через иентилг, соедннен со входом установки «I

триггера подсвета, выход счетчика триад нолключен ко входу устройства знаков по строке, выход устройства смешения знака по строке соединен с третьим выходом устройства управления индикацией, выход

триггера подсвета через вентиль, второй вход

11

которого соединен с выходом блока формирования знака, соединен с четвертым выходом устройства управления индикацией, вход установки «1 триггера счетчика триад соединен со входом устройства управления индикацией,

12

первый выход которого соединен со входами коммутаторов арифметического устройства и заноминающего устройства и с первым входом блока индикации, вход устройства управления индикацией соединен с выходом блока кла иатуры.