К-значный фазоимпульсный сумматор Советский патент 1974 года по МПК G06F7/38 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники, а может быть применено в автоматике и в приборостроении.

Известны схемы К-значных сумматоров, содержащие два двоичных динамических триггера, схему «Запрет, двухтактный кольцевой регистр сдвига и формирователь фазоимпульсных кодов суммы и переноса. Однако такие схемы содержат соединение большого количества элементов различных типов и наименований, что приводит к сложным алгоритмам выполнения операций многозначного суммирования.

Цель изобретения заключается в уменьшении количества элементов, составляющих схему сумматора, и упрощении алгоритма выполнения операции суммирования.

Эта цель достигается путем использования феррит-транзисторных ячеек (ФТЯ), соединенных в специальную схему, выполняющую операцию суммирования двух слагаемых и переноса из предыдущего разряда. Эта схема содержит входные шины слагаемых, подсоединенных к единичным установочным входам соответствующих динамических триггеров, выходы которых через схему «Запрет соединены с щиной сдвига двухтактного кольцевого регистра и входной щиной переноса. Выходы разрядов кольцевого регистра сдвига соединяются с соответствующими входами записи формирователя фазоимпульсного кода суммы и переноса, а выходы последнего являются выходами суммы и переноса соответственно.

Схема к-значного фазоимпульсного сумматора изображена на чертеже.

К-значный фазоимпульсный сумматор представляет собой схему, содержащую (3k + 9) ФТЯ- Сумматор имеет входы двух слагаемых Xi и Х2 и переноса и выходы суммы 2 и переноса Рг. Вход первого слагаемого подсоединен к установочному входу по записи динамического триггера на ячейках 1 и 2.

Вход второго слагаемого подсоединен к установочному входу по записи динамического триггера на ячейках 3 и 4. Вход переноса из предыдущего разряда подсоединен к схеме сборки. на выходе устройства «Запрет. Динамические триггеры имеют общий вход установки в нулевое состоние тактом т . ГЦины постоянных тактов подсоединены к обмоткам ФТЯ динамических триггеров таким образом, что Б нулевом состоянии все динамические триггеры генерируют импульсы по такту та

(инициирующие ячейки 2 и 4), а в единичном состоянии (инициирующ,ие ячейки 1 и 3) генерируют импульсы, соответственно, по тактам Т4 и Тб. Выходы динамических триггеров объединяются в схему сборки и подсоединяются

на обмотки считывания верхней и нижней ячеек 5 и б устройства, выполняющего функцию «Запрет по TI, на обмотки записи которых подсоединены шины постоянных тактов тз и ТБ, а выход объединен схемой сборки с входом переноса из предыдущего разряда.

Таким образом, динамические триггеры, устройство «Запрет и схемы сборок преобразуют информацию входных переменных в число импульсов. Выход устройства преобразования подсоединен к обмоткам считывания ФТ51 верхнего ряда двухтактного кольцевого регистра сдвига.

Схема регистра сдвига содержит 2/fe ячеек 7, 8, 9, ..., (2Й+5), (2A-f6), соединенных в кольцо по обмоткам записи. К входу записи первой ячейки 7 регистра подсоединена шина редкого такта начальной установки tj . К нижнему ряду ФТЯ регистра сдвига через эмиттерные входы нодсоединена схема управления сдвигом информации (2fe + 9). На обмотки считывания нижнего ряда ФТЯ регистра сдвига и ФТЯ управления сдвигом подсоединены шины постоянных тактов TI, TS и Т7 и шина редкого такта т. На обмотку записи ячейки управления сдвигом информации регистра подсоединены шины постоянного такта Т4 и Тб и шина редкого такта т:, а на обмотку гашения - шина редкого такта Tj.

К нижнему ряду ФТЯ регистра сдвига через эмиттерные входы подсоединена схема управления вывода результата (2fe+10). К обмотке записи ячейки управления вывода нодсоединена шина редкого такта т| , а к обмотке считывания - шина редкого такта т| . Линии связи ячейки управления вывода информации со схемой сборки и эмиттерным входом каждой ФТЯ нижнего ряда ячеек регистра сдвига но токовому принципу подсоединены к обмоткам записи ФТЯ устройства формирования фазоимпульсного кода результата операции суммирования (),

(2fe+12) (3fe + 8), (). Линия связи

ячейки унравления работой регистра связи с эмиттерным входом ячейки (2k+Q) по токовому принципу нодсоединена к обмотке записи ячейки (2Й + 7) схемы формирования переноса в старший разряд.

Схема переноса в старший разряд содержит две ФТЯ (2k+7) и (). Выход ячейки (2 + 7) подсоединен к обмотке записи ячейки (2fe-+-8) задержки переноса до следующего цифрового периода. К обмотке считывания схемы подсоединены шины редких тактов (к

и - к ячейке

ячейке (2k+7) (2k + 8).

К обмоткам считывания верхнего ряда ФТЯ регистра сдвига подсоединен выход устройства преобразования информации в число импульсов. К обмоткам считывания верхнего ряда ФТЯ регистра сдвига для выполнения онерации вывода результата и гашения информации в регистре подсоединены шины редких тактов тй и -cl

о

Схема устройства формирования фазоимпульсного кода результата содержит (k-1) ФТЯ (2fe+ll), (), ..., (З/г+8), (3k+9).

На обмотки записи ФТЯ подсоединены соответствующие линии связи от схемы управления вывода результата. Каждая линия связи соответствует определенному значению результата. На обмотки считывания подсоединены соответствующие шины редких тактов з 1 з з Выходы ячеек устройства формирования фазоимпульсного кода резульg тата подсоединены к схемам сборки. Выход последней схемы сборки устройства является выходом к-значного фазоимпульсного сумматора.

Слагаемые, поступающие на входы к-значQ ного фазоимпульсного сумматора, представлены в фазоимпульсной форме, нричем каждому нз к возможных значений (О, 1, 2, ..., (k-1) соответствует наличие импульса тока по соответствующему такту (t|, , 3 )

5 3 )Для нормального суммирования информации все слагаемые подаются в одном цифровом периоде, а результат операции получается в следующем цифровом периоде, кроме нулевого значения результата (нулевое значение результата выводится в том же цифровом периоде).

За цифровой период принимается временный интервал между двумя токовыми импульсами редкого такта tj в генераторе тактовых импульсов. За тактовый период принимается временной интервал между двумя токовыми импульсами постоянного такта ть Количество тактовых периодов, необходимых для нравиль0 ной работы сумматора, равно k (k - значность системы счисления). Количество тактов в тактовом периоде, необходимых для правильной работы сумматора, равно «8. Такты, новторяемые в каждом тактовом периоде, называются постоянными и обозначаются как TI, а такты, повторяемые в каждом цифровом периоде только один раз и в определенном тактовом периоде называются редкими и обозначаются как Tj ,

Работу схемы можно нроследить на примере сложения двух чисел Xi 4, 2 и переноса Рг-1 1.

Пусть й 5, перед вынолнением операции суммирования динамические триггера находятся в нулевом состоянии, устройство «Запрет - в запертом состоянии, так как по такту t| поступил импульс гашения. В регистр сдвига, в ячейку 7, произведена начальная установка по такту т| . Код числа Xi 4

предусматривает появление токового импульса по такту т, по такту т| и l по

такту . Но по такту TJ все динамические

тригеры срабатывают и считывают информацию ячеек 5 и 6. На выходе схемы «Запрет

импульс не появляется, так как схема «Запрет погашена по такту ть По такту tg записывается информация в ячейку 1 - первое слагаемое. По такту i динамический триггер срабатывает и считывает информацию схемы «Запрет, подготовленную к работе по такту Тз. Выход ячейки 6 считывает единичку информации из ячейки 7 регистра сдвига, которая записывается в ячейку 8 нижнего ряда регистра по такту Т4. Ячейка управления сдвигом (2 + 9) подготовлена к работе тактом Т4, и следующий постоянный такт TS считывает информацию двухъярусной схемы из ячеек 8 и (2k + 9). Токовый импульс переводит в единичное состояние ячейку 9 верхнего ряда регистра сдвига. По постоянному такту TS происходит формирование состояния первого динамического триггера, а по Тб - ячейки (2/2 + 9). Так как в ФТЯ нижнего ряда регистра информация отсутствует, постоянным тактом т гасится информация ячейки управления сдвигом (2/ + 9). В следующих втором и третьем тактовых периодах схема работает аналогично описанному выще.

В (k-1) четвертом тактовом периоде динамический триггер на ячейках 3 и 4 переводится в единичное состояние кодом числа 2 1. Инициирующей ячейкой становится ячейка 3. Это вызывает появление токовых импульсов на входе схемы «Запрет в (k-1) период по тактам Т4 и . Так как перед появлением каждого импульса со схемы сборки устройство «Запрет постоянными тактами тз и ts устанавливается в рабочее состояние, то на выходе ячейки 6 появляются токовые импульсы по тактам t и , которые объединяются на схеме сборки с токовым импульсом переноса по такту и с помощью нижнего ряда ячеек регистра, считываемых тактами TS, Т7, TI, и ячейки управления сдвигом (2 + 9), подготавливаемой тактами -i, те, т|-, продвигают единичку информации до ячейки 9, которая в (k-2) тактовом периоде сохранилась в ячейке (2k-3). При считывании двухъярусной схемы из ячеек (2k + &) и (2й + 9) происходит запись единицы информации в схему формирования переноса в ячейку {2k+ 7). По такту tj все динамические триггеры устанавливаются в нулевое состояние, и заканчивается продвижение единицы информации в регистре сдвига. Место положения единицы информации в регистре сдвига по такту Tj определяет результат операции суммирования.

По такту Tg в устройстве формирования переноса единица информации перезаписывается в ячейку (2/s-f 8) запоминания переноса

до следующего цифрового периода и считывается в следующем цифровом периоде в (к-1) тактовом периоде по такту в следующий цифровой разряд сумматора. По такту т| гасится ячейка (2fe + 9) управления сдвигом, и подготавливается к работе ячейка управления вывода информации (2fe-flO). В регистре сдвига единица информации перезаписывается в нижний ряд ФТЯ, т. е. в ячейку 10. По следующему такту т происходит срабатывание двухъярусной схемы из ячеек () и 10. При срабатывании двухъярусной схемы записывается единица

информации в ячейку схемы формирования фазоимпульсного кода результата (2/fe+ll), одновременно в регистре сдвига единица информации записывается в ячейку 11. По такту Тд эта единица перезаписывается в нижНИИ ряд ФТЯ регистра сдвига. Так как в ячейке управления сдвигом (2fe-bll) информация погащена тактом т, то тактом т| гасится

единица информации в нижнем ряду регистра сдвига (в ячейке 12) и, одновременно, происходит начальная запись единицы информации в ячейку 9.

По такту второго цифрового периода считывается единица информации из ячейки (), что соответствует фазоимпульсному

ft-i

коду числа «1, а по такту Тд

единица информации из ячейки (2fe + 8), что соответствует переносу в следующий разряд числа «1 в фазоимпульсном коде.

Таким образом, получен результат суммирования «1 и перенос в старший разряд «1. В десятичной системе счисления это соответствует числу 6 (результат правильный) 4+1 + (10) 1(5).

40

Предмет изобретения

К-значный фазоимпульсный сумматор, содержащий два двоичных динамических триггера, схему «Запрет, двухтактный кольцевой регистр сдвига и формирователь фазоимпульсных кодов суммы и переноса, отличающийс я тем, что, с целью упрощения устройства, входные шины слагаемых подсоединены к единичным установочным входам первого и второго динамических триггеров, выходы которых через схему «Запрет соединены с шиной сдвига двухтактного кольцевого регистра сдвига и входной шиной переноса, причем выходы

разрядов кольцевого регистра сдвига соединены с соответствующими входами записи формирователя фазоимпульсного кода суммы и переноса, а выходы последнего соединены с выходами суммы и переноса соответственно.

5Г,