Устройство для определения разностидВуХ п-РАзРядНыХ чиСЕл Советский патент 1981 года по МПК G06F7/62 

t

Изобретение относится к автоматике и вычислительной .технике и мржет быть использовано в системах автоматического управления и электронных вычислительных машннах.

Известно устройство для определения разности двух чисел, содержащее генератор имйульсов, выход которого соединен с одними входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам в.чиЦания первого и второго двоичных счетчиков соответ.ственно, выходы которых соедииены сю входами блока сравнения,, першлй ивторой выходы которого подклйчены к другим входам первог и BTOpcSro элементов И соответственно, триггеры, элементы ИЛИ, И, НЕ, счетчик разности 1.

Недостатком устройства является малое быстродействие, так как количество тактов сравнения равно количеству импульсов, добавленных в счетчик меньшего числа.

Наиболее близким к предлагаемому .является устройство для определения разности двух чисел, которое содержит генератор импульсов, выход которого соединен со входами первого /и

второго элементов И, выход каждого из которых подключен ко входам сложения и вычитания первого и второго реверсивных счетчиков и первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы счётчиков соединены со входами блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены к другим входам первого и второго элементов

0 И, первому и второму входу второго элемента ИЛИ соответственно, третий выход блока сравнения подключен ко входам первого триггера третьего элемента ИЛИ, четвертый выход блока срав

5 нения подключен ко входам второго триггера и третьего элемента И, выход которого подключен ко входу третьего элемента И, выход которого подключен ко входу первого разряда счет0чика разности, вход второго разряда которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, нулевые входы первого и второго триггера объединены и соединены с шиной установки их в исходное состояние, а их прямые выходы соединены соответственно с другими входами первого и второго элементов И, выход второго элемента ИЛИ через элемент НЕ соединен с другим входом третьего элемента И 210

Недостатком устройства является ёшое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстодействия .

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения раз- j ности двух п разрядных чисел, содеращее два элемента И, элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, триггер, реверсивный счетчик, генератор тактовых имульсов, выход которого соединен с ервым входом первого элемента И, со-, ержит коммутатор, второй элемент НЕ, блок памяти, элемент задержки, два регистра, два формирователя импульсов и схему сравнения, каждый i-й разряд которой (i 1,2,...,п) содержит три элемента И, элемент ИЛИ, элеме«т НЕ, ва формирователя импульсов и элемент равнозначности, первый и второй вхоы которого соединены с инверсными ыходами i-x разрядов соответственно 20 второго и первого регистра, а также с первыми входами соответственно первого и второго элементов И i-х разрядов схемы сравнения, вторые входы которых соединены с выходом элемента 25 НЕ i-ro разряда схемы сравнения, вход которого соединен с выходом элемента равнозначности и с первым входом третьего элемента И i -го разряда с хемы сравнения/ третьи входы первого и 0 ВТОРОГО элементов И i-ro разряда схеы сравнения соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы - соединены с установочными входами разрядов соответственно пер- ас вого и второго регистров, прямые выходы i-X разрядов подключены к вхоам соответственно первого и второго формирователей импульсов i-x разрядов схемы сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элементов ИЛИ в каждом, i-ом разряде схемы сравнения, выходы которых подключены к входам соответственно i-X разрядов реверсивного счетчика иьлпульсов, второй 45 вход третьего элемента И J-ro разря-да схемы сравнения (j l,2,. . .,п-1; соединен с выходом третьего элемента И (j+1)-го разряда схемы сравнения, второй вход третьего элемента 50 И п-го разряда схемы сравнения соединен с шиной управления устройства , а выход третьего элемента И первого разряда схемы сравнения соедй нен с первым входом второго элемента гг И, выходы первого элемента И i-х разрядов схемы сравнения соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом триггера и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединенс первым 60 входом &лока памяти и вторым входом первого элемента И, третий вход когорого соединенС выходом элемента задержки и с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен со вторы- 65

ми входами второго элемента И н блока памяти, выход первого элемента И соединен с нулевым входом триггера, инверсный и прямой-выходы которого, соединены соответственно со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, входы которого Установка О и Установка 1 соединены с вы содами соответственно

(Первого и второго формирователей импульсов, а-прямые и инверсные выходы каждого i-го разряда реверсивного счетчика соединены соответственно с прямыми и инверсными информационными входами каждого i-ro разряда коммутатора, первый ц второй входы управления коммутатора подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов и к первым и вторым выходам блока памяти, вход Установка О которого соединен с установочной шиной устройства и первым управляющим входом генератора тактактовых импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И/ а выход - со входом элемента задержки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 диагрс1мма его работы.

Устройство содержит () элементов И 1 ... 1 , 2 ... 2 j , 3 ... ЗУ, , 4 и 5, п элементов равнозначности , 6j...6, n + l элементов ИЛИ 7 . . . 7 и 8, () формирователей 9...9(,,

10 10м/ И и 12,2 регистра 13 и

14, триггер 15/ элемент 16 задержки (п+2) элементов tiE 11 . . Л1 , 18 и 19, генератор 20 тактовых импульсов (ГТИ), реверсивный счетчик 21(импyльcoв, установочную шину 22/ коммутатор 23, блок 24 памяти, шину 25 управления.

Рассмотрим пример определения разности двух пятиразрядных чисел (01110 записанного в регистр 13 и 10101, записанного в регистр 14). После записи чисел в регистры на выходах элементов равнозначности б,., бд / 6 и 6 образуется отрицательный потенциал, а на выходе элемента 6j - положительный. Элементы И 1, 2, 2 и 1 открыты по первым и вторым входам, элементы И Ij и 2j закрыты по вторым входам, элементы И 34, 3 и 3 закрыты по первым и вторым входам/ элементы И 3 и 3 закрыты по одному из входов.

При подаче положительного потенциала на шину 25 управления и отрицательного импульса на установочную шину 22 производится установка выходов запоминакицего устройства в нулевое положение и пуск генератора 20. По первому фронту импульсов генератора 20 на выходе элемента ИIgпоявляется положительный потенциал, при этом возбуждается выход элемента ИЛИ 8, срабатывает триггер 15 и на его прямом выходе образуется положительный потенциал, подаваемый на вход вычитания реверсивного счетчика 21. С выхода элемента ИЛИ 8 сиг нал через элемент НЕ 18 проходит на первый вход 24 блока памяти, при этом на его первом выходе обраэуетсг отрицательный потенциал, который с помощью формирователя 11 подает импульс на вход Установка 1 ре версивного счетчика 21, устанавливая все его разряды в единичное положение, блокирует связи блока 24 памяти таким образом, чтобы до конца цикла работы блока изменения на его входах не влияли на состояние ег выходов, запрещает прохождение на вы ходы коммутатора 23 сигналов с прямых выходов триггеров реверсивного счетчика 21 и разрешает прохождение сигналов с его инверсных выходов. По концу генератора 20 импульса на выходе элемента И 1 образуется пере пад с высокого потенциала на низкий и на выходе элемента ИЛИ 8 появляется низкий потенциал, триггер пятого разряда регистра 13 меняет свое состояние, при этом перепад напряжения с прямого выхода триггера.поступает на формирователь импульса 9с, с выхода которого сигнал через элемент ИЛИ 1у поступает на вход пятого разряда реверсивного .счетчика 21, устанавливая его триггер в нулевое полож ние, т.е. производит из содержимого реверсивного счетчика 21 вычитание, числа 10000. На инверсном выходе триггера пято го разряда регистра 13 образуется ни кий потенциал, поступающий на первый вход элемента равнозначности 65, при этом на его выходе .устанавливается высокий потенциал, который передается через элемент И 3 на вход элемен та И 3. По переднему фронту следующего импульса генератора 20 на выходе элемента 2 появляется положитель ный потенциал, а на выходе 1 он не появляется, поэтому элемент.ИЛИ 8 не срабатывает, срабатывание элемента И 4 по второму входу не запрещается, поэтому в момент срабатывания элемента 16 задержки на выходе элемента И 4 появляется по.11ожительный потенциал, приводящ1Уй к срабатыванию тригге)а 15, который положительным потенциалом на своем инверсном выходе возбуждает вход сложение реверсивного счетчика 21 й отрицатель ным потенциалом на рвоем прямом выходе снимает возбуждение со входа вычитания). По концу импульса гене ратора 20 на выходе элемента 2 обра зуется перепад с высокого потенциала на низкий, и триггер четвертого разряда регистра 14 меняет свое соетсяние, при этом перепад напряжения с прямого выхода триггера поступает на формирователь 10 импульса, пройд который сигнал через элемент ИЛИ 7 поступает на вход четвертого разряда реверсивного счетчика 21, при этом производится сложение числа.10000 с содержимым счетчика. На инверсном выходе триггера четвертого разряда регистра 14 образуется низкий потенциал, поступакндий на второй вход элемента равнозначности бд, при этом на его выходе ус- , танавливается высокий потенцигш, который передается через элемент И 34 на вход элемента И 3 и далее на вход элеэлемента И Зз , так как на выходе эяемента И 3 присутствует высокий потенциал в силу равенства 1 третьих разрядов обоих сравниваемых чисел. , При третьем и четвертом импульсах генератора .20 работа устройства происходит аналогично, т.е. в результате производится сначала сложение числа 10 с содержимым реверсивного счетчика 21, а затем вычитание из него числа 1. После появления положительного потенциала на выходе элемента 6; равнозначности и окончания импульса на выходе элемента 16 задержки срабатывает элемент И 5 и выключает генератор 20. Таким образом, в реверсивном счетчике 21 будет записано число 11000, представляющее собой разность сравниваемых- чисел в обратном коде. На инверсных выходах триггеров реверсивного счетчика 21 окажется записанным это число в прямом коде. Оно поступает на один из входов коммутатора 23, на выходе которого и окажется записанной разность сравниваемых чисел 00111. Вели на определение разности двух чисел с помощью известного устройства затрачивается не более импульсов тактовой частоты, то с помсяцью предлагаемого устройства не более п импульсов тактовой частоты, где п количество разрядов большего числа, и выигрыш во времени составляет /п раз.. Формула изобретения Устройство для определения разности двух п разрядных чисел, содержащее два элемента И, элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, триггер, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен о первым входом первого элемента И отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены коммутатор, второй элемент НЕ, блок памяти, элемент задержки, два регистра, два формирователя импульсов и схема сравнения, каждый i-и разряд которой (,2,..., п) содержит три элемента И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, два формирователя

импульсов и элемент равнозначности, первый и второй входы которого сое-динены с инверсными выходами 1-х разрядов соответственно второго и первого регистра, а также с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, i-x разрядов схемы сравнения, вторые входы которых соединены с выходом элемента tiK i-го разряда схемы сравнения, вход которого соединен с выходом элемента равнозначности и с первым входом (Третьего элемента И i-го разряда схемы сравнения, третьи входы первого и второго элементов И i-ro разряда схемы сравнения, соединена с выходом генератора тактовых импульсов, авыходы - соединены с установочными входами разрядов соответственно первого и второго регистров, прямые выходы i-x разрядов подключены к входам соответственно первого и второго формирователей импульсов 1-X разрядов схемы сравнекия, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элементов ИЛИ в каждом I-ом разряде схемы сравнения, выходы котор Х подключены к входам соответственно i-x разрядов реверсивного счетчика импульсов, второй вход третьего элемента И J-ro разряда схемы сравнения (,2 ,... ,п-1) соединен с выходом третьего элемента И (j+l)-ro разрялд схемы сравнения, второй вход третьего элемента И п-го разряда схемы сравнения соединен с шиной управ- ления устройства, а выход третьего элемента И первого разряда схемы сравнения соединен с первым входом второго элемента И, выходы первого элемента И i-x разрядов схемы сравнения соединены со входами элемента

или, выход которого соединен с единич ным входом триггера и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом блока памяти и вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемен а задержки и с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен со вторыми входами второго элемента И и блока памяти, выход первого элемента И соединен с нулевым входом триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соствет- . ственно со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, входы которого Установка О и Установка 1 соединены с.выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, а прямые и инверсные выходы каждого i-ro разряда реверсивного счетчика соединены соответственно с прямыми и инверсными информационными входами каждого 1-го разряда коммутатора, первый и второй входы управления коммутатора подключены соответственно к вхо дам первого и второго формирователя импульсов и к первым и вторым выходам блока памят-и, вход Установка О которого соединен с установочной шиной -устройства и первым управляющим входом генератора тактовых импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход со входом элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 341031, кл, 2 G Об F 7/02, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 599264. кл. 2 G 06 F 7/04, 1978.