Арифметическое устройство Советский патент 1979 года по МПК G06F7/38 

. ..,. . Изобретёййе отйосутся к области вычислительной техники, Известно арй4а4етическов устройство, быполгеающеб операций сложений вычлтанйя, умйожейий и деления l . Однако это устройство отличается слож Ностьй рббрудоваийя, кроме Того, в нем невозможно получить проигзведенйя оТ (большого числа сомнржителей частшгго от большого чнспа делений. Наиболее близким техническим решени«и к данному техническому решению является арифметическое устройство, содер жащее две группы элементов И, счётчик вькод которого через ключ подключен к . йервому входу первого snovieHTa Залрет, второй вход которого :пЬдключё|Г IE выходу ren ariropa тактовых импупься в разрядные входы счетчика соединены с Первой гр т1Пой информационных входов устройства 2 . Недостатками известиого устройства является сложность и невозможнрста. пр лучения произведения нескольких сомиожителей, н зможность деления заданного числа- несколько раз на определенные ;делите«й-и ннзкое быстродействие, обусповЛбнное наличием делителей частоты тактового генератора. Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повышение его быстродействия. , Для этого предлагаемое устройство содержит реверсивный счетчик, два элеме та ИЛИ, второй и третий элементы Зйтрет, два блока вычттания, причал выход первого «цемента Запрет ; подключи к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вЗйэд которого подключен к выходу второго элемента Запрет первый вход которого подключен к выходу нового блока вьнитания , его входы подключен, соотвеТств;енно к выходам элетлентов И первой группы, выходу первого эл0лепта ИЛИ и выходу счетчика, второй вход второго Запрет подключен к первой I управляющей щине устройства,- выход первохх элемента Запрет подключен. К первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента Запрет, первый вход .этого айемента подключен к выходу вто рого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ и выходам эла лентов И второй группы, второ вход третьего элемента Запрет подключен к второй управляющей щине устройства, вьосод Врторого элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика, разрядные выходы сяетчкка и реверсивного счетчика подключены соответственно к nepBfciM и вторым входам элементов И пер вой и второй групп разрйдные входы реверсивного счегщЕка соединены с информа ционными входами второй группы устройНа чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Арифметическое устройство состоит из счетчика 1, реверсивного счетчика 2 групп 3 и 4 элементов И, элементов ИЛ 5 и 6, генератора 7 тактовых импульсов элемента 3апрет 8, ;ключа 9, элементов Запрет 1О и 11 и блоков вычитания 12 и 13. Устройство управления и коммутатор операции на чертеже не покйзаны.-- v : - -: , ; - -..; Устройство работает следующим обрааьм. V .. . -: .- . . При вьшолнении операций сложения и вьпштания элементы Запрет 1О и 11 закрыты. Слагаетлые или вьга ЕТаемые по очереди подаютсй на входы 14 и дополнительном коде. Как толькосда счетчик 1;. подается код слагаемого элемента И 9, открывается элемент Запрет 8, и импульсы о тактового генератора поступают через элементы ИЛИ 5 и 6 в счетчики 1 и 2. Йри вьшолнении операшш слОже ния .р ерсивный; счетчик открыт по суммирующей шине управления. В момент установления счетчик 1 в О,, ключ 9 закрывает элемент Запрет 8. В счет- «ик 2 переносится первое слагаемое. Спе дующие слагаемые переносятся в счетчик 2. аналогично. В счетчике 2 образуется сумма слагаемых; При необходимости вьшоляения операщш вычи ашш реверсивный счетчик 2 открыт ло вычитающей шине ynpiarii«tttfl. B)Eii4HTa vnje подаю я не входы 14 в дополнительном коде. При вьшоляешш операции умножения и деления схемы Запрет 1О и 11 откры ты..,;. В реверсивный счетчик 2 по входам 5 записывается первоначальное число В счетчик 1 по входам 14 эапиьгоается число N, . При вьтолнении перации умножения реверсивный счетчик открыт по вычитающей шине управления. ак только в счетчик 1 подается код чиса N 2, ключ 9 открьгоает элемент Запрет 8, и импульсы с тактового ге- ератора, частота следования которых io поступают на входы элементов 5 и 6, На второй вход элемента - поступают импульсы с выхода блока вычитания 12 о частотой следова , - Если один выход элемента И групп 3 И 4 подключен к трйтеру младшего разряда счетчика 1, т6 второй вход подключен к триггеру старшего разряда счетчика 2 и наоборот. Импульсы пойвляются на выходе того из элементов И группы . 3, который подключен к находящемуся в единичном состоянии триггеру (на чертеже не показан) счётчика 1 и переходящему из нулевого в единзячное состояние триггеру (на чертеже не показан) счетчика 2. Средняя частота f, следования импупьСОВ на выходе группы 3 определяется частотой i gj импульсов, поступающ;их на входы реверсивного счетчика 2, и числом N(iVj, находящимся в счетчике 1, равна :. . .: f.isMliU) Ч„, где |i f - ко эф4и1шентпересчета счетчи- ков 1 и 2. Частота f.j импульсов, поступающих с вьссода блока вычитания 12, равна раз-. ности Частот, поступающих на ее Частота . 1с импульсов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 5, равна суМме частой, поступающих на ее входы; и определяется выражением: ,. 5 ° iz, С учетом выражений (1) и (2) полуfs-H(t) .,(t) .

За это в счетчике

число

до Nrn ( гдё М изменяется от № в ревер, а

сивном счетчике 2 число iT.) изк еняет

СЯ от , до Np/f

реП)

зультат умножения).

Проинтегрировав вьфажение (16), подставив пределы изменения переменных, получим

« dN(t) fc dH(t).

J NTfr i K.ft)

NiCt)

Hl(t)

Частота t- поступающая на вход реверсивного счетчика 2 при его работе в вычитающем peuuiMa,, связана с числом Nj(i) t содержащимся в нем, вьфажениемdtfz(tl ,, dt 5 Частота ig , поступающая на вход счетчика 1, связана с числом Mjltl t содержащимся в нем, вьфаженйш -V Подставляя выражения (11) и (12) соответственнос выраже1В01Я (5) и (lOV получим. Разделив уравнение (13) на уравнени (14), имеем (15) dN(t) H,(t) Пр6 кзведя разделение переменных в дифференциальном уравнение (15), полу чим. dKa,(i) dK;,(t) W Ni(t) Время преобразования в устройстве начинается с момента открьтания элеме Запрет 8 и кончается в момент ус тановки счетчика IB О, при этом ключ 9 закрьюает элемент Зап нэта, 6EuKJt)f --euN(t)f Откуда EuKnfeuNi 4uNm-t-EuN2 ледователтЬйо, и finir После вьшолнения операции умножения первых двух чисел устройство управления записьшает в счетчик 1 число Nj Как только в счетчик .1 подается код числа Hj , элемент И 9 открывает 8 Запрет, н импульсы тактовой частоты { поступают на входы собирательных элементов ИЛИ 5 и 6. Повторяется процесс вычисления аналогичный выщёрписатгаому. Для определения результата вычисления нужно проинЧ-егррровать вьфажения (16), подставив новые пределы изменения переменных ) ) н M, Я|ц Ч«т Еи%а)| -tuN(t) ,. % Отсюда Кп На Ml,- в(24) ш Подставив в выражение (24) вьфаженйб (21), получим . При Heo6xoflmviocTH получения произведения от определенного чнсла сомножителей процесс вычисления повторяется йео 5:ходймое число раз, тфи этом результат перемножения фиксируется в реверсивном счетчике 2. /1ля К сомножителей М .... Мцпроизведение H,, . зафиксированное .B счетчике 2, равно KJL П.Ч К, При неоёхбдимбстй вьтопнения опера ций деления реверсивный счетчик 2 откр по суммирующей шийе з равленкя, при том делимое Я| заноситсй в счетчик в счетчик 1. Ка 2, а делитель « только в i счетчик 1 подается код числа S , : ключ 9 открктает элемент Запрет St и ;импупьсы с тактовой Чи тотой f J, поступают на входы элемен .тов ИЛИ 5 и 6. Повторяется процесс вьмйсл шя, аналогичный вьяпеописанно му. Так как реаерс шный счетчик 2 PQбЬтает в суммируюшем режиме, то выр жение (11) принимает вид tiH2.(tf dt а BbtpaxieHHe (16) применяет заак в пр вой части ypa iieafta-;,;,.; dK(t) dH(-t) K2,(t) ( Проинтегрировав вьфажение (28) с подстановкой пределов, получим ) TJtf гд&.л. - результат деления. Илв Д( еик,{)Г euN2.(4 м . Отсюдё1 I I f Далее устройство управления записы Повторяе вает в счетчик 1 число ся процесс вьтчиеления, аналогичный вы 674 6 шеописанному. Результат вычисления определяется интегрированием вьфажения (28) с подстановкой новых пределов (t) N dN,(t) J. WUi) ) , и выражениё (33) вьфаж&ние (31), йбяучйм 4 |3 на t делиj делении делимого N телей Л 2 ..... Ng резупьтй деления Мд аафикси юванный 6 реверсивной счёМйке 2, Повышение быс1роД1&1 твия ареядагаемого устройства дости1 нуто исэключения из и йбстного устро сдаба. aeiteтелей частоты. В йзвестЯом устройстве йра выполнении операций ;аепенйя шти умйожёадя, частота следований импуйьсов аавхОдв счётчика-регистра или счетчика результата меньше частоты тактовсячэ генерйтора в N раз, где К - мнохсйтбль ипи йепйтель соответствбйао. В нрбяйагаемом устройстве частота оледовйяия ймйуиьсов на входах ре&ерсшного сч4тчйка бсшыпе частоты тактового генератора if, , слендоватёльно быстродейс-пзйе тгрёдлагаемого устройства больше чем в М {эйз и np i шает быстродействие известйого устройст ва. . , , . . Кроме того, как из ; в ЕЛгражекаЙ (26) и (3S), устройство обесп«чиЬйет вьаюлнение олерадкй умножения и деления с произвольным Числом сомножителей и делителей, что расширяет его фуйкциональные войможйости.Формула изобретения Ари4метическое устройство, содержавшее дре гругсйы элементов И и с(етчик. выход которого через ключ под1;;пючен к первому входу первого эпемеята Запрет Btopofi вход которого подключён к выходу генератора тактовьис импупьсое, разрядкгые входы счетчика соединены с перво группой информадионньж входов о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с пелью повьпиения быстродействия и упрощения устройства, оно содеряшт реверсивный счетчик , ,а элемента ИЛИ, второй и третий элемент Запрет два блока вычитания, причем выход первого элемента Запрет -подключен к первому входу первого ЭЛЬ- .ента ИЛИ, второй вход которого подключен к вьгходу второго элемента Запрёт, первый вход которого подключе к выходу первого блока вычитазшя, его . входы- подключены соответственно к вьйсодам элементов И первой группы, выходу первого элемента ИЛИ и входу счетчика, второй вход второго элемента Запрет подключен к первой управляющей шине ycrpoйcтвa, выход первого элемента Зап прет .подключен к первому входу второ-

«5/5 ГО элемента ИЛИ, .второй, вход которого подключен к выходу третьего элемента Запрет, первый вход этого элемента подключен к выходу второго блока вычитания, первьШ и второй входы .которого подклгочень соответственно к выходу второго элемента ИЛИ а выходам элемштов И второй группы, второй вход третьего элемента Запрет подалючея к вТ(фой управляющей шине устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу р&версивного счетчзйса раарялщлв выходы; счетчика и реверсивного счетчика подкипячены соответственно к первым и вторым входам элементов И первой н второй групп, разрядные входы реверсивного счетчика соединены с информационными входами второй группы устройства, Источ1шки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 278233, кл. Q 06 F 7/52, 1969. 2.Авторское свидёт.еяьство СССР № 368599, кл. Q06 F 7/38, 1969.i