Двоично-десятичный сумматор Советский патент 1980 года по МПК G06F7/385 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматического управления и может быть применено в системах числового управления.

Известны сумматоры, содержащие ячейки поразрядного суммирования. Каждая ячейка представляет собой сумматор с тремя входами и двумя выхо- Q дами и содержит большое число логических элементов i,t2} ,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двоично-десятичный сумматор, каждая декада которого содержит блоки формирования суммы и формирования переноса. Входы блока формирования суммы соединены со входами первого и второго слагаемых и со входом переноса 20 из предыдущей декады, а выходы - с выходами данной декады. Выход блока формирования переноса подключен к выходу переноса в последующую декаду, .а входы - к выходам некорректирован- 25 ной суммы блока формирования суммы 3 ,

В каждой декаде такого сумматора используются семь одноразрядных двоичных сумматоров и дополнительные ло-, 30

гические элементы для связи между ними.

Недостатком сумматора является большое количество используекых элементов.

Целью изобретения является упроще,ние сумматора.

Для достижения поставленной цели в двоично-десятичном сумматоре, каждая декада которого содержит блок формирования суммы и блок формирования переноса, причем разрядные входы блока формирования подключены ко входам первого слагаемого, а выходы - к выходам данной декады сумматора, вход переноса блока формирования суммы подключен ко входу переноса из предыдущей декады сумматора, выход блока формирования переноса подключен к выходу переноса в последующую декаду, блок формирования суммы в каждой декаде содержит узлы ввода второго слагаемого, ввода переноса и элементы НЕ. Входы узла ввода второго слагаемого непосреяственно и через элементы НЕ подключены к разрядным входам блока формирования сумкы, а выходы - к разрядным входам узла ввода переноса, выходи которого Полключены к выходам блока формирования , вход переноса узла ввода переноса подключен ко входу переноса блока формирования суммы. Первый, второй и третий входа блока формирования перноса соединены соответственно со входом старшего первог слагаемого, с управляющей шиной сумматора и с выходом старшего разряда данной декады..- , Поставленная цель достигается также твМ| что блок формирования переноса содержит два элемента ИЛИ, элемент И и элемент запрета. Входы первого элемента ИЛИ и элемента И подключены к первому и второму входам блока формирования переноса, тре тий вход которого подключен к управляющему входу элемента запрета, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, Входы второго элемента ИЛИ соединены с выходами элемента И И элемента запрета, а выход -с выходом блока формирования переноса. Поставленная цель достигается так же тем, что узел ввода второго слагаемого содержит коммутационное поле десять входных клемм которого подключены ко входам узла ввода второго слагаемого, а пять выходных клемм к выходам уз-ла ввода второго слагаемого, . Кроме того, узел ввода переносе содержит элементы И,ИЛИ- и НЕ и 3 айрета. входы каждого элемента ИЛИ под к выходам соответствующих элемента И и элемента запрета, а выход - к соответствующему выходу узла ввода переноса. Первый вход каждого 1-го (,2,3,4) элемента И соединен со входом (i+l)-ro элемента запрета и подключен к (i-fl)-My разрядному входу узла ввода переноса, первый вход которого подключен ко входу первого элемента запрета и через эле мент НЕ к первому входу пятого элемента И, Вторые входы элементов И и управляющие входы элементов запрета подключены ко входу переноса данного узла. На фиг, 1 показана функциональная схема одной декады двоично-десятичного сумматора; на фиг, 2 - табличная запись Д1есятичных чисел в коде Лйбова-Крейга; на фиг, 3 - таблица ввода второго слагаемого. , Каждая декада csMMaTopa содержит блок формирования суммл 1, входы 2 первого слагаемого, вход 3 переноса из предыдущей декады сумматора, выходы 4 данной декады сумматора, блок формиров ания перноса 5, выход 6 перенрса в последующую декаду сумматоБлок формирования суммы 1 содержит узел ввода второго слагаемого 7, узел ввода переноса 8 и элементы НЕ 9 , Узел ввода второго слагаемого 7 осуществляет.сдвиг первого слагаемого на величину второго слагаемого представляет собой коммутационное поле с пятью выходными клеммами 10 и десятью входными клеммами 11, Узел ввсща переноса 8 осуществляет сдвиг поступающей на его входы суммы двух слагаемых на величину единицы переноса из Предьгоущей декады и содержит элемент НЕ 12, пять элементов И 13, пять элементов запрета 14 и пять элементов ИЛИ 15, Блок формирования переноса 5 содержит элементы И 16, запрета 17, ИЛИ 18 и 19, Первый, второй и третий вхсады блока формирования переноса 5 подключены соответственно ко входу 2 старшего разряда первого слагаемого, к управляющей шине 20 сумматора и выходу 4 старшего разряда данной декады. Входы 2 подключены к разрядным входам блока формирования суммы 1, . которые непосредственно соединены с первыми пятью входами 1J. узла 7, а через элементы НЕ 9 с другими пятью входами 11 узла 7, Вход 3 подключен ко входу переноса блока формирования суммы 1, который соединен со входом переноса узла ввода переноса 8, разрядные входы которого подключены к выходам 10 узла 7, а выходы - к выходам блока формирования суммы, которые являются выходами 4 данной декады сумматора. Разрядные входы узла вводы переноса 8 подключены ко входам соответствующих элементов запрета 14, управляющие входы которых подключены ко входу переноса узла ввода переноса 8, Первые Еходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И 13 подключены соответственно ко второму, третьему, четвертому и пятому разрядным входам узла ввода переноса 8, первый разрядный вход которого через элемент НЕ 12 соединен с первым входоМ пятого элемента И 13, вторые входы элементов И 13 подключены ко входу переноса узла ввода переноса 8, Входы элементов ИЛИ 15 подуключены к выходам соответствующих элементов И 13 и элементов запрета 14, а выходы - к выходам узла ввода переноса 8, Входы элемента И 16 и элемента ИЛИ 18 соединены с первым и вторым входами блока формирования переноса 5, третий вход которого подключен к управляющему входу элемента запрета 17, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 18, Входы элемента ИЛИ 19 подключены к выходам элемента И 16 и элемента запрета 17, а выход - к выходу 6 блока 5,

Первое слагаемое вводится в сумматор по входам 2 в коде Либова-Крейга.

Второе слагаемое вводится в сумматор в виде постоянной установки с помощью соединений в коммутационном поле между входными 11 и выходными 10 клеммами. Эти соединения устанавливаются в зависимости от значения второго слагаемого в соответствии с таблицей, данной на фиг. 3. Цифры в таблице означают величину второго слагаемого и расположены в пересечении вертикальных и горизонтальных столбцов, в которых указаны выходные 10 и 11 узла ввода второго слагаемого 7, которые должны быт.ь при этом соединены между собой. Например, для ввода второго слагаемого, равного 4, необходимо соединить клеммы aj и $ , а и § . а, и V S 4 6 .

Таким образом производится сложение произвольного первого слагаемого с постоянным вторым слагаемым, значение которого выбирается при настройке устройства. Ввод переноса в. данную декаду осуществляется по входу 3, вывод переноса из данной декады - по выходу б,

Если значение второго сйагаемого больше или равно пяти, на управляющий вход 10 подается сигнал коррекции.

Сумматор работает следующим образом.

Перед началом работы определяется значение второго слагаемого В. Если , подается сигнал на управляющий вход 20. В соответствии с таблицей, показанной на фиг. 3, производятся необходимее соединения в узле ввода второго слагаемого 7. При работе устройства каждому значению первого слагаемого А на входах 2 и значению переноса на входе 3 соответствуетзначение суммы С А+В на выходах 4. Значение переноса в последующую декаду формируется на выходе 6.

Например, пусть В выбрано равным 2. В соответствии с таблицей фиг. 3 производятся соединения между клеммами 11 и 10 узла ввода второго слагаемого 7, как показано на фиг, 1. Тогда, если первое слагаемое А 7 (код на входах 2 - 11100), а перенос равен О (О на входе 3), то на выхода 4 образуется код 10000, что соответствует сумме С 9, Сигнала на выходе б нет, что соответствует отсутствию переноса в последующую декаду устройства.

В данном двоично-десятичном сумматоре не используется операция Сложение по модулю два , и в его конструкции отсутствуют двоичные одноразрядные сумматоры. Замена операции поразрядного двоичного сложения операцией сдвига первого слагаемого . на величину второго слагаемого позволяет существенно упростить конструкцию сумматора. Сложение произвольного числа с постоянной установкой является актуальной задачей для систем числового позиционирования. Данное устройство по своей конструкции существенно проще известных арифметических устройств, используемых в системах позиционирования.

Формула изобретения

1. Двоично-десятичный сумматор, каждая декада которого содержит блок формирования суммы и блок формирования переноса, причем разрядные входы блока формирования суммы подключены ко входам первого слагаемого, а выходы - к выходам данной декады сумматора, вход переноса блока Формирования суммы подключен ко входу переноса из предыдущей декады сумматора, выход блока формированияпереноса подключен к выходу переноса в последующую декаду сумматора, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью упрощения сумматора, блок формирования суммы в каждой декаде содержит узлы ввода второго слагаемого, ввода переноса и элементы НЕ, причем входы узла ввода второго слагаемого непосредственно и через элементы НЕ подключены к разрядным входам блока формиро- вания cyMMj, а выходы подключены к разрядным входам узла ввода переноса выходы которого подключены к выходгм блока формирования сумкы а вход переноса узла ввода переноса подключен ко входу переноса блока формирования суммы, первый, второй и третий входы блока формирования переноса соединены соответственно со входом старшего разряда первого слагаемого, с управляющей щиной сумматора и с выходом; старшего разряда данной деке1ды,

2,Сумматор по п, 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что блок формирования .переноса содержит два элемента ИЛИ, элемент И и элемент запрета, причем входы первого элемента ИЛИ и элемента И подключены к первому и второму входам блока формирования . переноса, третий вход которого подключен к управляющему входу элемента запрета, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы второго элемента ИЛИ - с выходами элемента запрета, а выход - с выходом блока формирования переноса,

3,Сумматор поп, 1, отличающийся теМ| что узел ввода второго слагаемого содержит коммутацион.йое поле, десять входных клемм которого подключены ко входам узла ввода второго слагаемого, а пять выходных клемм - к выходам узла ввода второго слагаемого.

4, Сумматор по п. 2, о т л и ч аю щ и и с я тем, что узел ввода переноса содержит элементы И, ИЛИ, НЕ и запрета, причем входы каждого элемента ИЛИ подключены к выходам соответствуюищх элемента И и элемента запрета/ а выход подключен к соот ветствуювдему выходу узла ввода переноса, первый вход каждого 1-го { i 1,2,3,4) элемента И соединен со входом (4 )-го элемента запрета и подключен к {н )-му разрядному входу узла ввода переноса, первый вход которого подключен ко входу первого элемента запрета и через элемент НЕ к первому входу пятого элемента И, вторые входы элементов И и управляющие входы элементов запрета подключены ко входу переноса данного узла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,С.Колдуэлл,Логический синтез релейных устройств М,, ИИЛ, 1972,

2,Н.Р, Скотт, Техника аналоговых и цифровых вычислительных машин, М. ИИЛ, 1963,

3,Карцев М.А, Арифметика цифровых машин. М., Наука, 1969, с, 194-197, рис, 2-26 (прототип)

Л J. J. Л Л Heii слагаемого

уу 9 Of) Of

4-4гв-о

1Д 1 5 1, (313 (З

iggff переноса Выход fflOKa Надо Z-го слагаемоео

Фиг,2