Устройство для сложения и вычитания чисел Советский патент 1978 года по МПК G06F7/385 

Изобретение относится к обпасти вычиспитепьной техники и может быть применено в цифровых вычиспитепьных машинах, вычислите пьных средах и специагшзированных цифровых устройствах.

Известны устройства для сложения и вычиташ1ячисел| 1, построенные на основе одноразрядного буМматора и оперирующее с чнспами, представпенными поспедоватепьным кодом. Однако такие устройства не нозвопяю формировать последоватепьный код результата со старших разрядов да поступления сех разрядов операндов. Это приводит к снижению быстродействия в тех случаях, когда операнды формируются вне устройства со старших разрядов, а также при использовании устройств в вычислительных средах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для спожения и вычитания 2, содержащее первую и вторую группы из трех элементов И, три элемента ИЛИ, пятиразрядный сумматор три триггера, выходы которых соединены с выходами устройства, первый вход первого

Триггера подключен к выходу третьего-разряда сумматора, входы первых трех разрядов которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первые входы эпементов ИЛ через элементы И первой группы подключены к шинам первого слагаемого, а вторые входы элементов ИЛИ через соогветствующ элементы И второй группы подключены к шнам второго слагаемого, две управляющие шины устройства соединены соответстве ию со вторыми входами элементов И первой и второй группы, а третья управляющая шинас управляющими входами триггеров. Однако такое устройство имеет невысокое быстродействие при сложении и вычитании чисел, поступающих на его входы поразрядно, начиная СО старших разрядов.

Целью изобретения 5геляется увеличение бьfcтpoдeйcтвия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит три элемента НЕ, дополнительную группу из трех элементов И и триггер настройки, один выход которого подключен к третьим входам элементов И первой группы, а второй - к первым входам элементов И дополнительной группы, вторые входы элементов И дополнительной группы через соответствующие элементв НЕ подключены к информационным шинам второго слагаемого, а третьи соединены с первой управляющей шиной, причем третья управлши. щая шина подкпючэиа к управляющему входу сумматора, входы трех старших разрядов сумматора соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выходы четвертого и пятого разрядов сумматора подключены соответственно ко входам второго и третьего триггеров, а выходы элементов И дополнительной группы соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ. На чертеже изображена структурная схем устройства для сложения и вычитания чисеп. Устройство содержит пятиразрядный сумм тор 1 накаплквакчцего типа, ; имеющий цепи сдвига и цепь циклического переноса из старшего разряда в мпадший, элементы ИЛИ 2, первую группу элементов И 3, шины 4 первого слагаемого, триггеры 5 и выходные шины 6. Выходы трех старших разрядов сумматора 1 подкшочены к информационным входам триггеров 5, выходы которых соединены с выходными шинами 6, Ко входам трех старших, разрядов сумматора 1 подключен выход первого элемента ИЛИ 2, а выходы второго и третьего элементов ИЛИ 2 подведены соответственно ко входу второго и первого разрядов сумматора 1, Первые вхо элементов ИЛИ 2 через элементы И 3 первой группы соединены с шинами 4 перього слагаемого. устройство также содержит вторую групну элементов И 7, дополнительную группу эпементов И 8, элементь НЕ 9, триггер 10 «нны 11 второго слагаемого и управляк щие шины 12. Шины 11 второго слагаемого через эпементы И 7 второй группы подкшочены ко вторым входам элементов И ЛИ 2 а также через эпементы НЕ 9 н эпементы И 8 дополнительнов.группы подведены к Третьим входам эиементов ИЛИ 2 Один выход триггера 10 соединен со вторыми входами элементов И 7 второй группы, а другсЛ - со вторыми входами :ЭЛементов И в дополнительнсЛ группы. Первая управляклца шина 12 подкпюченв ко вторым входам элементов И 3 первой группы, втекая управлшощая шина 12 соеданена с третьими входами эпементов И 7, и 8, а к тактирующим входам триггеров 5 и к управ лякяцему входу сумматора 1 подключена третья управляющая шина 12. Шпи сдвига сумматора 1 обеспечивают подключение выхода первоГО разряда ко входу второго, выхода второго разряда ко входу третьего и выхода пятого разряда ко входам первого и четверьтого. В уссройстве для представления операндов используется симметричная избыточная двоичная система счисления с цифрами/2,1, О,, 1,2/. Цифры 2,1,1 и 2 кодируются сьответственно тремя разрядами неизбыточного двоичного кода 101, 1J.O, ОО1 и 010, а цифре О соответствует код ООО или 111. Перед выполнением операции сложения триггер 10 устанавливается в единицу, а триггеры 5 и все разряды сумматора 1 устанавливаются в нулевое состояние. Слагаемые на входы устройства поступают со старших разрядов, причем к началу каждого t--го цикла вычисления на шины 4 первого слагаемого поступает код i-ro разряда первого слагаемого, а на шины 11 второго с/laraeмого поступает код i -го разряда второго слагаемого. В процессе сложения элементы И 8 дополнительной группы закрыты триггером 10. В каждом цикле сложения на управлякяцие шины 12 поочередно поступают управляющие сигналы. Первый управпяняций сигнал от11рывает эпемейты И 3 первой груапы и KOja очередного разряда первого слагаемого через эпементы И 3 и элементы ИЛИ 2 поступает на входы сумматора 1, в котором суммируется с кодом этого сумматора. Затем управляющий сигнал, сигнал поступающий на вторую управляющую шину 12, открывает Элементы И 7 второй группы и к содержимому сумматс а щэибавпяется код очередного разряда второго слагаемого, присутствующий на шинах 11 второго слагаемого. В процессе суммирования сигнал переноса с выхода с- аршего разряда сумматора 1 поступает на вход цепи переноса младшего разряда этого сумматора. По управляющему сигналу, поступающему на третью управляющую шину 12, осуществляется сдвиг содержимого сумматора 1; При сдвиге код первого разряда сумматора 1 пёреписьюается во вторрй, код втЬрЬгр разряда - в третнй, а коя пятого разряда - в первый и четвертый разряды. Значение пятого разряда шэй сдвиге не изменяется. Одновременно со сдайгом в триггеры 5 переписываются коды трех старших разрядов сумматсфа 1, которые и являются кодом очередного разряда результата. Перед выполнением операции вычитания триггер 10, устанавливается в нулевое состояние. В этом случае в процессе вычисления эпементы И 7 второй группы, будут закрыты. В режиме вычитания устройство работает также, как и в режиме сложения. Отличие составляет лишь то, что по второму управляющему сигналу открываются элементты И 8 дополнительной группы и в сумматоре 1 осуществляется суммирование содержи мого суммат)ра с инверсным кодом очередного разряда вычитаемого, присутствующего на шинах 11 второго слагаемого. Инверсию кода очередного разряда вычитаемого осуще вляют элементы НЕ 9. Разряды операндов, поступаквдйе в устройство в I м цикяе, имеют вес 7й разряды результата, формирующиеся в г-м ципе, имеют вес 2 ; Следовательно, для получения результата с точностью 2 необходимо выполнить 7J.+2 циклов вычиспения. Операнды в устройстве могут быть представгюны и неизбыточным двоичным кодом, так как {О,1} (2,1,0,1,2). Таким образом, в уЬтройстве совмещают ся процессы поразрядного ввода операндов и формирования резупьтата. Это сокращает время вЬ|ШОпнения операции сложения (вы- читания) чисел формирующихся вне устройства со стйри1их разрядов. Одинаковая форма представления опёрандбв и результата позволяет также эффективно асполь;зовагь данное устройство в комплексе--С устройствами, допускающими такую же форму представления информации, дпя быстрого выполнения последовательности нераспараллепивае мь1х операций путем поразрядного вычислен промежуточных результатов, начиная со ста ших разрядов. Формула изобретения Устройство для сложения и вычитания чисел, содержащее первую и вторую группы из трех элементов И, три элемента ИЛИ пятиразрядный сумматор, три триггера, выходы которых соединены с выходами устройства, первый вход перЬого триггера подкгаочен к выходу третьего разряда сумматора, входы первых трех разрядов. Koropoi o соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первые входы элементов ИЛИ через элементы И первой группы подключе Ы к шинам первого слагаемого, а вторые входы элементов ИЛИ через соответствующие эпементы И второй группы подключены к щинам второго слагаемого, две управлякхцие щнны устройства соединены соответственно со вторыми входами элементов И первой и второй группы, а третья управляющая шина -с управляющими входами триггеров, о т л нчающееся тем, что, с целью увепичениа быстродействия, устройство содержит три элемента НЕ, дополнитзльную группу из трех элементов И и триггер настройки, один выход которого подключен к третьим входам элементов И первой группы, а второй - к первым входам элементов И дополнительной группы, вторые входы элементов И дополнительной группы через соответствующие элементы НЕ подключены к информационным шинам второго слагаемого, а третьи соединены с первой управляющей шиной, причем третья управляющая шина подключена к управляющему входу сумматора, входы трех старших разрядов сумматора соединены с выходом .первого элемен ИЛИ, выходы четвертого и пятого разрядов сумматора подключены соответственно ко входам второго и третьего триггеров, а выходы элементов И дополнительной группы соединены с соответствуюашми входами элементов ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;, 1.Авторское свидетельство СССР NO 387631, кп, G Об Р 7/385, 1971. 2.Патент США № 3083910, кп. 235165, 1971.