Множительно-делительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06F7/39 

Изрбретение относится к .вычислительной технике, а именно, к цифровым множительно-делительным устройст вам последовательного типа. Известны множительно-делительные устройства, содержащие импульсный генератор, подключенный через ключ к источнику множимого (частного), ре гистры множимого, множителя (делителя) , делимого, счетчик произведения (делимого), две схемы сравнения, переключатель, выход которого шиной Стоп подключен кО вхрду установки нуля триггера, на вход установки единицы которого подключена шина пуск, выход триггера подключён К дру гому входу ключа 1. Однако, известное устройство слож но в конструктивном 11яс:полнении за счет того, регистры содержат по 2п + 2 разряда, в то время Как оперируемые числа не могут быть боль ше п-разрядов, и имеет низкое быстро действие вследствие большого времени умножения (деления), которое равно Тумн(Аел1 гре п - разрядн5 сть чисел; - периодчастоты схемы выработки -тактовых; сигналов. Наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее регистры множимого, множителя (делителя) и делимого, счетчики множимого (частного) и произведения (делимого), группу элементов И, группу элементов ИЛИ, генератор импульсной последовательности, счетчик произведения. При этом вход счетчика произведения соединен с выходом элементов ИЛИ группы, соединенных своими входами с выходами (элементов И группы, первые входы которых соединены с выходами регистра множителя (делителя), а вторые с выходами счетчика множимого (частного), счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсной последовательности 2. Однако данное устройство требует затрат времени на выполнение ,операций преобразования прямых кодов множимого и делимого в дополнительный код. Кроме этого выходы счетчика множимого (частного) должны иметь импульсный выход при переходе триггеров из состояния « 1 в состояние О, что может потребовать наличие « тактирующей (сетки. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение уст ройства. .Поставленная цель достигается тем что в множительно-дёлительное устройство введены две схемы сравнения кодов и по одному ..одновибратору на каждую декаду счетчика множимого (частного) , причем информационные входы первой схег-и сравнения соединены с выходами счетчика множимого (частного) и выходами регистра мно,жимого. Входы второй схемы сравнения кодов соединены с выходами счетчика произведения и выходами регистра делимого. Третьи входы элементов И группы соединены с выходами coqt,ветствукяцих одновибраторов, четвертые входы второго, третьего и четвертого элементов И группы соединены с инверсным выходом первого триггера декады счетчика множимого (част ного) , пятый вход третьего элемента И группы соединен с инверсным выходо :второго разряда декады счетчика множимого (частного) . Счетный вхЬД каждой декады соединен с входом соответствующёго одновибратора. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - диаграммы напряжений в различных тЬчках одной декады умножителя Множительно-дёлительное; устройств состоит из генератора 1 1Л4пульсной последовательности, подключенного че рез элемент 2 И к счетчику 3 множимого (частного). Выходы разрядов счетчика 3 подключены к схеме 4 срав нения кодов и к умножителю 5. Другие входы схемы 4 сравнения кодов подсоединены к выходам регистра б множимого. Другие входы умножителя 5 подключены к выходам регистра 7 множителя (делителя) ,. Выход схемы сравнения, кодов подключен через переключатель 8 ко входу установки нуля триггера 9 на вход установки единицы которого подается сигнал Пуск. Выход умножителя 5 подключен ко входу счетчика 10 произведения (делимого) , выходы разрядов счетчика 10 подсоединены к схеме сравнения ко дов 11, другие входы которой подключенн к выходам разрядов регистра 12 делимого. , Каждая декада 13 счетчика 3 состо ит из тетрады триггеров 14, 15, 16, и 17 в коде 1-2-4-8. Каждая декада 18 регистра 7 состоит из тетрады дво ичных разрядов 19, 20, 21 и 22 соответственно в коде 5-2-1-1. Каждая де када 23 умножителя 5 сострит из груп пы элементов 24, 25, 26 и 27 И и олновйб)ратЬра. 28. Первые входы элементов 2 , 25f 26, 27 И подсоединены к выходам соответственно разрядов 19 20, 21, 22 декады 18 регистра 7. Вто рые входа элементов 24, 25, 26, 27 И соединены с выходами соответственно триггеров 14, 15, 16, 17 счетчика 3 множимого (частного). Третьи входы элементов 24, 25, 26, 27 И объединены и подключены к выходу одновибратора 28, вход которого подключен к счетному входу соответствующей декады 13, счетчика 3. Четвертые входы, элементов 25, 26, 27 И подключены к инверсному выходу триггера 14. Пятый вход элемента 26 И подсоединен к инверсному выходу триггера 15. Выходы всех декад 23 объединены группой элементов ИЛИ 29. Выход элементов ИЛИ 29 группы подключен к входу счетчика 10. Прежде чем рассмотреть работу всего устройства, необходима ознакомиться с работой умножителя 5 на примере работы его одной декады, например, первой. Работа остальных декад идентична.. При поступлении на вход декады 13 счетчика 3 импульсной последователь ности io генератора 1 триггеры 14, 15, 16, 17 начнут изменять свое состояйие согласно приведенным диаграммам QJ, Qg, Qg, 04 (фиг. 2), полученным с прямых выходов указанных триггеров Состояние инверсных выходов QI и°02, которое в дальнейшем будет необходимо для объяснения работы, легко представит,ь на основании диаграмм, Qt и QJ. . На диаграмме io представлена частота входных импульсов io декады 13 ла выходе одновибратора 28. На шине а (фиг. 2) при разрешающем потенциале с разряда 19 присутствуют; пять импульсов из десяти импульсов частоты Ig . На шине b при разр ешений с разряда 20 присутствуютдва импульса из десяти входных и соответственно на шинах С и d по одному импульсу при аналогичных условиях (т.е. разрешении с разрядов 21 и 22). В этом нетрудно убедиться совместив соответствующие потенциалы на входах элементов 24, 25, 26, 27 И. Таким образом, если разрешение .Получено только с разряда 21, то на выходе декады 23 (а-Ь -С -d) имеем одий импульс из десяти входных (см.диаграмму 1) . Если разрешение получено с разряда 20, на выходе декады 23 имеем два импульса (диаграмма 2). Три импульса (диаграмма 3) получим при разрешении с разрядов 20 и 23 и т.д. Четыре - разрешение с разрядов 20, 21, 22; пять разрешение с разряда 19; шесть - разрешение с разрядов 19 и 21; сет разрешение с разрядов 19 и 20; ,Т6оЬфль- - разрешение с разрядов 1-9, 20 и 22; девять - разрешение с разрядов 19, 20, 21 и 22. Группа элементов 29 ИЛИ производит сложение импульсов всех декад 23, при этом все импульсы строго разнесены во времени. Импульсы каждой последующей декады расположены в местах переноса десятого импульса предыдущей декады. Рассмотрим работу устройства на примере умножения двух чисел 785 и 0,643. . Точное произведение указанньлх выше чисел равно 504, 755. Округленный результат произведения с точностью до единицы третьего знака будет 505, до единицы четвертого знака - 504,8. Запятая взята чисто условно, посколь ку во всех других случаях недостаю,щиё разряды в округленном.произведении заменяются нулями. Число 785 заносят в регистр 7 в коде 1-1-2-5, а число 643 (без учета запятой) заносят в регистр 6 в коде 1-2-4-8. Переключатель 8 установлен в положение умножение, когда выход схемы 4 подсоединен к шине Стоп триггера 9. Умножение начинается подачей команды (импульса) по шине Пуск, устанавливая триггер 9 в единичное состояние. Ключ 2 открывается, пропуская ит шульсы с генератора 1 на вход счетчика 3. После набора счетчиком 3 числа 643 срабатывает схема совпадения 4, сигнал с выхода которой по.шине Стоп выключит тригге а тот в свою очередь выключит ключ 2 Прекратится подача импульсов в счетцик 3. Процесс умножения закончится, в счетчике 10 запишется число равное округленному до единицы младшего раз ряда произведению, .т.е. числу 505 пр трехдекадных регистре 7 исчётчикам и 10, или 504,8 при четырехдекадных регистре 7 и счетчиках 3 и 10. Рассмотрим более подробно процесс :умножения этих чисел при трехдекадном регистре 7 и счетчиках 3 и 10. Согласно стрелке около блоков 3 и 7, показывающей направление От мла шего разряда к старшему, видно, что при записи множителя 785 в регистр 7 цифра 7 заносится в декаду 18, стыку ющуюся с младшей декадой 13 счетчика 3, а младшая цифра 5 запишется в декаде 18, расположенной против старшей декады 13 счетчика 3. При записи цифры 7 будутвключены разряды 19 и 20; при записи цифры 6 - разряды 19, 20 и 22; при записи цифры 5 - ра ряд 19 (см.диаграммы 7, 8, 5). Следо вательно, с первой декады 23 на схему 29 импульсы поступают с открытых схем 24 и 25, т.е. по шинам а и b, со второй декады 23 импульсы поступа ют с шин о,b , (открыты схекы 24, 25 27), с третьей декады 23 импульсы поступают с шины а, (открыта схема 1 Подсчитаем количество импульсов, которое поступит со всех этих шин на схему 29 (на вход счетчика 10). Это количество импульсов равно результат произведения чисел 785 и 0,643. На первую декаду 13 счетчика 3 поступит 643 импульса, поэтому с первой декад 23 по шинам а и b поступит количество «Гмпульсов, равное А 7, а точнее 7(-Т). Последнее слагаемое проверяется .по диаграмме 7 следующим образом. На вход декады поступило 3 импульса, на выход декады пройдет согласно диаграмме 7 тоже 3 импульса. Итого с первой декады в схему 29 поступит 420 28 -V 3 451 импульс. На вторую декаду 13 счетчика 3 поступит 64 импульса и |ПОскольку для второй декады коэффициент умножениябыл равен 8 (число во второй декаде 18 регистра 7) , то с выхода второй декады 23 поступит в схему 29 количество импульсов равное: к 8, а точнее to 8 4 ( 8). При уточнении последнего слагаемого по диаграмме имеем сумму импульсов второй декады 48 + 3 51. На третью декаду 13 счетчика 3 поступит 6. импульсов и поскольку коэффициент умножения для третьей декады был равен 5 (число 5 в первой декаде 18 регистра 7), то с третьей декады 23 поступит согласно диаграмме 5-3 импульса. Общая сумма произведения составит 451 51 Ч- 3 505 импульсов. При четырехдекадных регистрах 6, 7, в которых записываем те же числа (с добавлением 0), т.е. 6430 и 7850 соответственно, рассуждая аналогично меем при четырехдекадных счетчиках с первой декады импульсов; ьоо лп f . со второй декады (|.8)515 импульсов;АО с третьей декады 23:--5+( импульса. Произведение составит 5048 импульtoB или с{учетом запятой число 504,8. Операция деления происходит при коммутации переключателем 8 выхода схемы 11 к шине Стоп. В регистр 12 заносят делимое в коде 1-2-4-8, а в регистр 7 делитель в коде 1-1-2-5. Аналогично умножению подается команда Пуск. Счетчик 3 работает и с выхода схемы 5 в счетчик 10поступают импульсы. Как только счетчик 10 подсчитает ко|личество импульсов, равное числу в регистре 12, то сработает схема совпадения 11, которая остановит весь процесс. В счетчике 3 запишется частное. В.этом легкоубедиться, если рассмотреть приведенный выше пример (ум|ножение) как бы в обратном порядке npoH3BejieHHe заранее известно 505 это делимое и заносится оно в регистр 12. Известен также один из .сомножителей (785) - это делитель,который заносится в регистр 7. Другой сомножитель, число 643 - это частное будет подсчитано в счетчике 3 оно заранее неизвестно). Но то, что счетчик 3 подсчитает за время деления ро но 643 импульса при наборе счетчиком 10 числа 505 ei уже убедились на при мере умножения . Таким образом, предложенное устройство nosBOJiHSi сравнительно простыми средствами произвести быстрое умножение (деление) чисел представленных двоично-десятичным кодом. Формула изобретения Множительно-делительное устройствЬ, содержащее регистры множимого, множителя . (делителя) и делимого, сче чйки множимого (частного) и прбйэйед ния (делимого) , элементов И, группу элементов ИЛИ, генератор импульсной последовательности, произведения, вход которого соедИнен с выходом элементов ИЛИ группй, соединённых своими входами с выходами элементов И группы, первые вх ды которых соединены с выходами регистра множителя (делителя, а вторые с рыходами .чика. множимого (частного), счетный вхоД которЬго со динен с выходом генератора импульсной последовательности, От л и чающееся тем, что, с цель пов лиения быстродействия и упрощения устройства, в него дополнительно, введены две схемы сравнения кодов и по одному одновибратору на каждую декаду счетчика множимого (частного), причем информационныеВХОДЫ первой схеиы сравнения кодов соединены с выходами счетчика множимого (частного) и йыходами регистра множимого, а входы второй схемы сравнения кодов соединены с выходами счетчика произведения и выходами регистра -делимого, третьи входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих одновибраторов, четвертые входы второго, третьего и четвертого элементов И группы соединены с 1Нверсным; выходом перзвого триггера декады счетчика множимого (частного), пятый вход третьего элемента И группы соединен С инверсным выходом второго разряда декады счетчика множимого (частного), рчетный вход каждой декады которого со входом соответствующего однрвибратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 572786, кл. G 06 F 7/39 1975 (прототип) . 2.Авторское свидетельство СССР 411452, кл. G 06 F 7/395, 1971.

Аелени

„ //(/ел

„Стоп Iо

МП

il

t

P8 2J

c

a

r Й

mm

QL

т

И

2f

цВЗ

Q

: в

( 2 J

S 9 fO ft f2 и / f fO tV fa

Фиг 2