Устройство для вычисления разности квадратов двух чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/38 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и быть использовано при создании систем и приборов обработки информации.

Известно устройство для пересче- 5 та и возведения в квадрат импульсных сигналов fl, содержащее 2п-разрядный счетчик, линию задержки, дополнительный п-разрядный счетчик.

Недостатком известного устройст- tO ва является малое быстродействие, поскольку время вычислений устройства определяется суммарной длитель-. ностью пакетов импульсов, соответствующих возводимым в квадрат Ч1нс- 5 лам, если они-представлены в числоимпульсном коде.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для вычисления разности 20 квадратов двух чисел , содержащее йакапливагощий сумматор, триггер управления и элемент И, первый вход которого подключен к единичному выходу триггера управления. 2S

Недостатком этого устройства является сложность и малое быстродействие при обработке число-импульс- ных последоватеьностей. Последнее является следствием того, что для 30 КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЕЛ

работы устройства необходимо предварительное преобразование числоимпульсного кода в параллельный (при помощи регистров первого и второго числа). Время вычисления в данном случае равно сумме длительности наибольшего из пакетов импульсов, поступающих на вход регистров первого и второго числа и непосредственно времени вычислений, которюе зависит от величины разности п -п и может быть весьма велико. Кроме этого, данное устройство не позво.пяет определять знак разности , что приводит к сужению области его применения. Это обусловлено тем, что множество чисел, обрабатываемых устройством, ограничено неравенством .

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается , что в устройство для вычисле ния разности квадратов двух чисел, содержащее накапливающий сумматор, триггер управления и элемент И, первый вход которого подключен к единичному выходу триггера управления, введены триггер знака, сумматор по модулю два, группа элементов И, элемент задержки, счетчик и элемент или, первнгй и второй входы которого соединены с соответствукйчими взсо ;аами устройства и соответствуетцими входами cyN «aTopa .по модулю два, причем второй вход элемента ИЛИ сое динен с вторым входом элемента И, а выход - с входом элемента задержки и вХодом второго разряда счётчик разрядньта выходы кртсчрого соединены с вторьв(Ш входами элементов И группы, первьге входы которых соединены с выходом элемента задержки, а выхо ды, подключены к разряднь вх6да м1 накапливагацего сулвлатора, выход сум мйтора по модулю два ггодключен к ед ничному входу триггера управления, единичный выход которого подключен к третьим входам элементов И группы :выхой И соеди нен с единич ным входом триггера знака.. На чертеже представлено устройст во для вычисления разности двух чисел, содержащее элемент 1 ИЛИ, элемент 2 задержки, счетчик 3, сумматор 4 по модули два, Триггер 5 управления, группу б элементов И, элемент И 7, триггер 8 знака,накапливагащий сумматор 9. В предлагаемом устройстве исполь зуется следутаций алгоритм возведени в квадрат числа импульсов: n 2lli-n- Zl(2i-l). (Г) i-1 где n - возводимое в квадрат число. Используя этот алгоритм, запишем выражение ДЛ1Я разности квадратое дв чисел ПлVhtгч 2 () S U-i-D-- Wi-i) - illi-Hi-i S {2i-i.)-s(2i-() .S (li-O,U i-h,ti1: Ifla+i при , {2.--4), ii/7UH h2. (3 Соотношения (2) и (3) положены в о нову предлагаемого устройства. Принцип действия предлагаемого устройства для одновременного вычисления разности квадратов двух чисел состоит в следующем. В исходном, состоян-ии в счетчике 3 записано число (), где m - чи ло двоичных разрядов счетчика 3, а сумматор 9 и тригге.ры 5, 8 установлены в нуль. Необходимым условием для работы предлагаемого устройства является Ш#lfШIШcfr Шп йёеш7 й формируется число-импульсный кЩ возводимых в квадрат чисел (эти импульсы могут формй Оваться Одним генератором импульсов).

780006 При-поступлении на вход элемента ИЛИ 1 первых импульсов, соответствующих числам Пх| и п,, на его выходе формируется только один импульс, что является следствием синхронности входных импульсных последовательностей. Импульс с выхода элемента ИЛИ 1 поступает на вход элемента 2 задержки и на вход второго разряда .счетчика 3, где После его прихода записывается единица. На выходе элемента 2 задержки при этом появляется импульс, соответствующий входному импульсу, задержанному на время t. Величина at определяется длительностью переходных процессов в счетчике 3. Импульс с выхода элемента 2 задержки поступает на первые входы элемента И группы б. Импульсы, соответствующие числам п и одновременно поступают на вход сумматора 4 по модулю два, выходной сигнал которого при наличии на его входе двух импульсов ИЛИ при их- одновременном отсутствии становится равен нулю. Триггер 5 управления в этом случае остается в нулевом состоянии и разрешающий сигйал на третьи входы элементов И группы б не подается. При этом коды нечетных чисел, формируемые в счетчике 3, не переносятся в сумматор 9. По окончании поступления пакета импульсов, соответствующего меньшему числу П2| на выходе сумматора 4 по модулю Два появляется выходной сигнал, который устанавливает триггер 5 управления в единичное состояние. При этом на вторие входы элементов И группы б и на вход управления элементов И 7 с единичного выхода триггера 5 управления подается разрешающий потенциал, в момент прихода на вход устройства импульса в счетчике 3 формируется код числа 2 (|1, )-lj, который импульсом с выхода элемента 2 задержки переносится в сумматор 9, а триггер 8 знака остается в прежнем состоянии . После прихода п импульса в сумматор 9 формируется код числа, определяемого выражением (2). Разность n П2 в данном,случае положительна, так Kai п и поэтому триггер 8 знака остается в начальном состоянии. В случае, когда , устройство работает аналогично. Но в момент окончания поступления пакета импульсов, соответствующего числу п, с выхода триггера 5 .управления подается разрешающий потенциал на элемент И 7. Следующий импульс из пакета п через открытый элемент И 7 перебрасывает триггер 8 знака в единичное состояние, что соответствует отрицательному знаку разности ,. Таким образом предлагаемое устройство позволяет вычислять разность квадратов двух чисел с одновременным

определением знака полученного результата. При этом время вычислений определяется длительностью наибольшего из пакетов импульсов, соответствующих возводимым в квадрат числам.

Формула изобретения

Устройство для вычисления разности квадратор двух чисел, содержащее накапливающий сумматор, триггер управления и элемент И, первый вход которого подключен к единичному выходу триггера управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер знака, сумматор по модулю два, группа элементов И, элемент задержки, счетчик и элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с соответствующими входами устройства и соответствующими

входами сумматора по модулю два, причем второй вход элемента ИЛИ соединен с вторым входом элемента И, а выход - с входом элемента задержки и входом второго разряда счетчика, разрядные выходы которого соединены с вторыми дходами элементов И группы, первые входы которых соединены с выходом элемента задержки, а выходы подключены к разрядным входам накапливающего сумматора, выход сумматора по модулю два подключен к единичному входу триггера управления, единичный выход которого, подключен к третьим входам элементов И группы, выход элемента И соединен с единичным входом триггера знака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 331385, кл. G 06 F 7/38, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

I 430389, кл. G 06 F 7/38, 1974 (прототип).