УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ-ВЫЧИТАНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ Советский патент 1974 года по МПК G06F7/385 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах электронных цифровых вычислительных машин.

Известны устройства, реализующие сложение и вычитание кодов, представленных в двоичной и двоично-десятичной системах счисления, выполненные на двоично-десятичных сумматорах, содержащие триггеры знаковых разрядов и триггерные тетрады регистров первого и второго числа, тетраду знакового разряда и триггерные тетрады сумматора, вентили двоичного сложения, вентиль сброса сумматора, вентили инвертирования первого и второго числа регистров, триггер одинаковых знаков, вентиль знаковых разрядов, вентиль сброса знаковых разрядов, триггеры запоминания переносов из триггерных тетрад сумматора.

В предлагаемом устройстве, с целью его упрощения, четвертые входы всех тетрад сумматора соединены с шиной установки тетрад сумматора в состояние «ОНО, пятые входы всех его тетрад, за исключением тетрады знакового разряда - с соответствующими выходами вентилей коррекции, первые входы которых соединены с шиной коррекции, а вторые входы - соответственно с нулевыми выходами триггеров запоминания переносов из соответствующих триггерных тетрад, единичные выходы которых соединены соответственно с входами вентиля запрета коррекции, а нулевые- с входами собирательной схемы «не цифра, причем выходы вентиля запрета коррекции и собирательной схемы «не цифра подключены соответственно к первому и второму входам вентиля выработки сигнала окончания операции, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с шиной опроса нецифровых значений числа и шиной окончания этапа двоичного сложения, причем шестые входы тетрад сумматора, за исключением тетрады знакового разряда, соединены с выходом вентиля инвертирования триггеров запоминания переносов из тетрад, первый вход которого подключен к шине опроса отрицательного результата, а второй - к выходу дополнительного вентиля. Первый вход последнего связан с дополнительным выходом тетрады знакового разряда, а второй - с нулевым выходом триггера одинаковых знаков. Это позволяет упростить с.хему коррекции триггерных тетрад сумматора, управление которой осуществляется нулевыми выходами соответствующих триггеров запоминания переносов из триггерных тетрад, а также легко организовать по схеме «ИЛИ собирательную схему «не цифра и по схеме «И вентиль запрета этапа коррекции, на входы которых подаются соответственно нулевые и единичные выходы триггеров запоминания переносов из триггерных тетрад.

В предлагаемом устройстве анализ на нецифровое представление производится перед этапом двоичного сложения сложением проверяемого числа с числом, имеющим в каждой тетраде значения «0110, и если в результате сложения возникает перенос из старшего разряда любой тетрады, то число считается нецифровым.

При сложении чисел с одинаковыми знаками значение, полученное при анализе одного из чисел на нецифровое представление, складывается с другим числом по правилам двоичной арифметики. Если из тетрады произошел перенос, то лишняя шестерка, полученная при анализе на «не цифру, автоматически кор.ректируется, так как вместо десяти при переносе вычитается шестнадцать, а из тех тетрад, из которых не произошел перенос, необходимо вычесть шесть. Вычитание производится в дополнительном коде.

При сложении чисел с разными знаками необходимо инверсию отрицательного числа сложить с положительным числом по правилам двоичной арифметики.

Если результат двоичного сложения положительный, то из тех тетрад, из которых произошел перенос, автоматически корректируется лишняя шестерка, полученная при инверсии отрицательного числа, а из тех тетрад, из которых не возник перенос, необходимо вычесть шестерку.

Если результат двоичного сложения отрицательный, то необходимо произвести инвертирование его, которое автоматически корректирует лишние шестерки: А-В 15-(А4-(15- -В) - (А-В), где А и В - десятичные цифры; из тетрад, из которых произошел перенос, после инвертирования результата двоичного сложения необходимо вычесть шесть, так как на этапе двоичного сложения из тетрады при переносе вместо десяти произошло вычитание шестнадцати.

Па чертеже изображена схема устройства для сложения-вычитания двоичных чисел.

Схема содержит тетраду знакового разряда 1 и триггерные тетрады 2 сумматора; триггер знакового разряда 3 и триггерные тетрады 4 первого числа; триггер знакового разряда 5 и триггерные тетрады 6 регистра второго числа; схему двоичного сложения, состоящую из первой шины 7 двоичного сложения, второй шины 8 двоичного сложения и вентилей 9 двоичного сложения; схему подготовки регистров к сложению, состоящую из вентиля 10 знаковых разрядов, шины И опроса одинаковых знаков, вентиля 12, триггера 13 одинаковых знаков, шины 14 опроса триггера одинаковых знаков, вентиля 15 сброса знаковых разрядов, шины 16 сигнала подготовки регистров к сложению, вентиля 17 инвертирования регистра первого числа, вентиля 18 инвертирования регистра второго числа и вентиля 19 сброса сумматора; схему коррекции, состоящую из триггеров 20 запоминания переносов из триггерных тетрад, вентилей 21 коррекции, щины 22 коррекции.

дополнительного вентиля 23, шины 24 опроса отрицательного результата и вентиля 25 инвертирования триггеров запоминания переносов из тетрад; шину 26 установки тетрад сумматора в состоянии собирательную схему 27 «не цифра ; вентиль 28 запрета коррекции; схему выработки сигнала окончания операции, состоящую,из шины 29 опроса нецифровых значений числа, шины 30 окончания

этапа двоичного сложения и вентиля 31 выработки сигнала окончания операции.

Выходы тетрад 4, 6 и триггеров 3, 5 знаковых разрядов первого и второго регистров подключены соответственно к первым и вторым входам вентилей 9 двоичного сложения, третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первой 7 и второй 8 шиной двоичного сложения, а выходы - соответственно с первыми входами тетрады 1 знакового

разряда и триггерными тетрадами 2 сумматора, вторые входы которых связаны с выходом вентиля сброса сумматора, первый вход которого соединен с шиной 16 сигнала подготовки регистров к сложению и с первыми входами

вентилей 17, 18 инвертирования первого и второго числа регистров, а второй выход - с нулевым выходом триггера 13 одинаковых знаков, единичный вход которого подключен к выходу вентиля 12, первый вход которого

соединен с шиной 11 опроса одинаковых знаков, а второй вход - с выходом вентиля 10 знаковых разрядов, первый и второй входы которого связаны соответственно с единичными выходами триггеров 3, 5 знаковых разрядов

первого и второго регистров и со вторыми входами вентилей 17, 18 инвертирования первого и второго числа регистров, выходы которых соединены соответственно со входами триггерных тетрад 4, 6 регистров первого и

второго числа, при этом входы триггеров 3, 5 знаковых разрядов соединены с выходом вентиля 15 сброса знаковых разрядов, первый вход которого подключен к шине 14 опроса триггера одинаковых знаков, а второй

вход - к единичному выходу триггера одинаковых знаков 13, и триггеры 20 запоминания переносов из триггерных тетрад сумматора, единичные входы которых соединены с соответствующими выходами тетрад 2 сумматора и третьими входами последующих тетрад сумматора, причем выход последней тетрады 1 знакового разряда сумматора соединен с третьим входом первой триггерной тетрады сумматора, четвертые же входы всех тетрад сумматора соединены с шиной 26 установки тетрад сумматора в состояние «0110, пятые входы всех его тетрад за исключением тетрады знакового разряда - с соответствующими выходами вентилей 21 коррекции, первые входы которых соединены с щиной 22 коррекции, а вторые входы - соответ ственно с нулевыми выходами триггеров 20 за поминания переносов из соответствующи.х триггерных тетрад, единичные выходы которых соединены соответственно с входами

вентиля 28 запрета коррекции, а нулевые - с входами собирательной схемы 27 «не цифра, причем выходы вентиля запрета коррекции и собирательной схемы «не цифра подключены соответственно к первому и второму входам вентиля 31 выработки сигнала окончания операции, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с шиной 29 опроса нецифровых значений числа и шиной 30 окончания этапа двоичного сложения, причем шестые входы тетрад сумматора, за исключением тетрады знакового разряда, соединены с выходом вентиля 25 инвертирования триггеров запоминания переносов из тетрад, первый вход которого подключен к шине 24 опроса отрицательного результата, а второй - к выходу дополнительного вентиля 23, первый вход которого связан с дополнительным выходом тетрады 1 знакового разряда, а второй - с нулевым выходом триггера 13 одинаковых знаков.

Исходное состояние триггера одинаковых знаков 13 и триггеров запоминания переносов из триггерных тетрад 20 - нулевое. Операнды расположены соответственно в регистрах первого и второго числа в прямом коде. Отрицательному числу соответствует единичное значение знаковых разрядов.

Подавая сигнал по шине 11 опроса одинаковых знаков, триггер одинаковых знаков 13 установится в единичное состояние при одинаковых знаках операндов. Единичное состояние этого триггера разрешит сброс триггеров знаковых разрядов 3, 5 по сигналу шины опроса триггера одинаковых знаков 14.

Для анализа на нецифровое значение первого операнда подается сигнал по шине 26 установки тетрад в состояния «ОНО, а затем по первой шине 7 двоичного сложения, и если какая-либо из тетрад поверяемого операнда имеет нецифровое значение, то соответствующий триггер запоминания переносов из триггерных тетрад 20 установится в единичное состояние, а, следовательно, на выходе собирательной схемы «не цифра 27 появится высокий потенциал, который разрешит выработку сигнала окончания операции по сигналу шины опроса нецифровых значений числа 29. Проверка на иецифровое значение второго операнда производится аналогичным способом за исключением того, что подается сигнал по второй шине двоичного сложения 8 вместо первой.

При разных знаках операндов сигналом подготовки регистров к сложению (шина 16) производится гашение сумматора (вентиль 19) и инвертирование регистра с отрицательны.м операндом (вентили 17, 18). Далее производится двоичное сложение подачей сигналов по шинам двоичного сложения 7 и 8 (если знаки операндов одинаковые, то сигнал подается только по шине 7). Если в результате двоичного сложения получится отрицательный результат, что возможно лишь в случае разных знаков операндов, то производится инвертирование триггеров 20 запоминания переносов из триггерных тетрад и триггерных тетрад сумматора 2 при подаче сигнала по шине 24 опроса отрицательного результата. При возникновеНИИ переполнения, что возможно лишь при сложении чисел с одинаковыми знаками, нулевой выход триггера одинаковых знаков 13 запретит появление на выходе дополнительного вентиля 23 высокого уровня.

Далее производится коррекция тех тетрад, соответствуюш,ие триггеры запоминания переносов которых находятся в нулевом состоянии, подачей сигнала по шине коррекции 22. Если перед этапом коррекции все триггеры

запоминания переносов из триггерных тетрад окажутся в единичном состоянии, то на выходе вентиля 28 запрета коррекции появится высокий потенциал, который исключит этап коррекции, так как сигнал, поступающий по

шине 30 окончания этапа двоичного сложения, в этом случае образует сигнал окончания операции.

Предмет изобретения

Устройство для сложения-вычитания двоичных чисел, содержащее триггеры знаковых разрядов и триггерные тетрады регистров первого и второго числа и тетраду знакового разряда и триггерные тетрады сумматора, причем выходы тетрад и триггеров знаковых разрядов первого и второго регистров подключены соответственно к первым и вторым входам вентилей двоичного сложения, третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первой и второй шиной двоичного сложения, а выходы - соответственно с первыми входами тетрады знакового разряда и триггерными тетрадами сумматора, вторые входы

которых связаны с выходом вентиля сброса сумматора, первый вход которого соединен с шиной сигнала подготовки регистров к сложению и с первыми входами вентилей инвертирования первого и второго числа регистров,

а второй вход - с нулевым выходом триггера одинаковых знаков, единичный вход которого подключен к выходу вентиля, первый вход которого соединен с шиной опроса одинаковых знаков, а второй вход - с выходом

вентиля знаковых разрядов, первый и второй входы которого связаны соответственно с единичными выходами триггеров знаковых разрядов первого и второго регистров и со вторыми входами вентилей инвертирования первого и

второго числа регистров, выходы которых соединены соответственно со входами триггерных тетрад регистров первого и второго числа, при этом входы триггеров знаковых разрядов соединены с выходом вентиля сброса знаковых

разрядов, первый вход которого подключен к шине опроса триггера одинаковых знаков, а второй вход - к единичному выходу триггера одинаковых знаков, и триггеры запоминания переносов из триггерных тетрад сум.матора, единичные входы которых соединены с со