Устройство для сложения и вычитания Советский патент 1981 года по МПК G06F7/50 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ

изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых вычислительных машин для сложения и -вычитания чисел, представленных параллельньоми кодами.

Известны устройства для сложения и вычитания, в которых операция, вычитание осуществляется без перевода отрицательного числа в дополнительный код 1..

Недостаток таких устройств состоит в том, что при разных знаках слагаемых необходимо обеспечивать коммутацию слагаемых перед подачей их на вход сумматора, что усложняет устройство в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сложения и вычитания, содержащее регистры операндов, один из которых способен производить инверсию кода, сумматор и блок управления, анализирующий знаки операндов и перенос из старшего разряда сумматора и выдающий управляющий сигнал для инвертирования кода 3.

Недостаток такого устройства низкое быстродействие и сложность

конструкции в связи с тем, что выдача кода суммы с сумматора осуществляется через регистр одного из операндов, вследствие чего появляется .необходимость вспомогательных средств для задержки параллельного кода. Поэтому время от момента появления операндов на входах сумматора до момента появления кода результата на выходе регистра соот-г ветствующего операнда будет складываться из времени на завершение переходных процессов в сумматоре, времени задержки на вспомогательных элементах и времени завершения переходных процессов в выходном регистре с учетом схем приема, инвертирования и вьщачи кодов. Использование одного регистра для одного из операндов и для кода результата приводит также к необходимости введения в это устройство элементов для управления приемом в регистр и выдачей из него кодов операнда и результата.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

Для достижения поставленной цели устройство для сложения и вычитания.

содержащее сумматор и блок управлени причем первый и второй входы блока управления соединены с шинами знаковых разрядов операндов, выход переноса старшего разряда сумматора соединен с третьим входом блока управления, вход переноса младшего разряда сумматора соединен с выходом циклического переноса блока управления , содержит блоки инвертирова- ния первого и второго операндов и выходной блок инвертирования, а бло управления содержит узел анализа соотношения знаков операндов и узел формирования знака результата, признака переполнения и циклического переноса, причем информационные входы блоков инвертирования первого ч вторрго операндов соединены с соответствующими входами устройства, выходы блоков инвертирования первого и второго операндов соединены соответственно с первым и информационными входами сумматора, выход которого подключен к информационному входу выходного блока инвертирования, выход которого ЯВЛЯ-. ется выходом результата устройства, входы узла анализа соотношения знаков операндов соединены соответствено с первым и вторым входами блока управления, первый и«второй выходы признака наличия только одного отрицательного знака операнда узла анализа соотношения знаков, являющиеся соответствующими выходами блока управления, соединены с управляющими входами соответственно блоков инвертирования первого и второго операндов, первый, второй, третий и четвертый входы узла форми зования знака результата, признака переполнения и циклического переноса соединены соответственно с третьим входо блока управления и выходами признака наличия двух отрицательных знаков операндов, совпадения знаков опрандов и несовпадения знаков операндов узла анализа соотношения знаков выходы знака результата и признака переполнения узла формирования знак результата, .а«а переполнения и циклического переноса являются соотве гствуюш.ими выходами блока управления и устройства, выход циклического переноса узла формирования знака результата, признака переполнени и циклического переноса явлфтся соответствующим выходом блока управления, выход знака разности узла формирования знака результата, признака переполнения и циклического переноса, являющийся соответствующим выходом блока управления, соединен с первым входом коррекции сумматора и управляю щйм входом выходного блока инвертирования, второй вход коррекции сукматора подключен к выходу признака совпадения знаков узла анализа соотношения знаков; узел анализа соотношения знаков содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем входы узла соединены со входами первого злемента И и со :входами первого и второго злементов НЕ соответственно, выходы первого и второго элементов НЕ соединены со входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственн со входами элемента ИЛИ, выход которого через третий элемент НЕ подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами , вьисод первого элемента И соединен свыходом признака наличия двух отрицательных знаков операндов узла, выход элемента или соединен с выходом признака совпадения знаков операндов узла, выход третьего элемента НЕ соединен с выходом признака несовпадения знаков операндов узла, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым входами признака наличия толко одного отрицательного знака операнда. Кроме того, узел формировани знака результата, признака переполнения и циклического переноса содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем выход элемента ИЛИ соединен с выходом знака результата узла, выходы первого , второго и третьего элементов И. соединены соответственно с выходами признака пе1реполнения, циклического переноса и знака разности узла, первый вход элемента ИЛИ соединен Со вторым входом узла, первые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с третьим и четвертым входами узла,. первый вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом узла, а выход - со вторым входом элемента ИЛИ.

На чертеже представлена схема устройства..

Устройство содержит блок 1 управления, (комбинационныйУ сумматор 2, блок 3 инвертирования первого операнда, блок 4 инвертирования второго операнда, выходной блок 5 инвертирования. Блок 1 управления выполн на эл,ементах И 6 - 12, ИЛИ 13 и 14, НЕ 15 - 18, при этом элементы И 6 9, ИЛИ 13, НЕ 15 - 17 образуют узел 19 анализа .соотношения знаков операдов, а элементы И 10 - 12, ИЛИ 14, НЕ 18 - узел 20 формирования знака результата, признака переполнения (ПП) и циклического переноса. Знаковые разряды операндов Зн А и Зн В поступают на входы блока 1 управления, а коды операндов-А и В поступают на входы соответствующих блоков 3 и 4 инвертирования. В зависимости от необходимости выполнения операций сложения или вычитания операнды поступают йа вхо ды устройства для сложения с одинаковыми эваками (положительными ил ютрицательными), для вычитания - с разными знаками, причем вычитаемое со знаком минус может поступать на любой из двух входов устройства; Сложение осуществляется в прямых кодах, при вычитании отрицательное число инвертируется соответствуюошм блоком 3 iUiH 4 инвертирования, а результат с выхода сумматора 2 при этом инвертируется выходным блоком 5 инвертирования перед выдачей его на выход устройства только при отрица,тельном знаке результата вычитания. На выходе элемента И 8 появляется сигнал Отрицателен только операнд А , на выходе элемента И 9 сигнал Отрицателен только операнд В , которые используются для управления входными блоками 3 и 4 инвертирования . На выходе элемента ИЛ 13 появляется сигнал Знаки операн дов одинаковые , поступающий также на один из управляющих входов сумматора 2 для осуществления коррекции На выходе элемента ИЛИ 14 появля ется знак результата Зн С. На выход элемента И 10 при сложении появляет ся ПП. На выходе элемента И 11 при вычитании появляется сигнал циклического (кругового) переноса. На выходе элемента И 12 появляется при вычитании знак результата, который используется для осуществления корр ции сумматора 2 и управления выходным блоком 5 инвертирования. Ниже приведены числовые примеры выполнения устройством операций сложения и В1;1читания десятичных чисел Пример. Знаки слагаемых одинаковые: 148+259 407 (знак результата + запоминается) или - 148259 4б7 (знак результата - запоминается) . а) Операция сложения .0001.0100.1000 0010.0101.1001 oioKioioTSooi 0110.0110 (коррекция кодом 6 в разрядах Л100.РООО.Р111 где возник межте -д- -7 радный перенос или сумма больше 9 (1001) перенос от коррекции игнорируемся) , П р и м е р 2. Знаки слагаемых разные, отрицательное чидло по абсолютной величине больше положительного: 273-471 - 198. а)Инвертирование кода ьтри11ате|Пьного числа 471 (1011.1000.1110), б)Операция сложения 0010.0111.0011 1011.1000.1110 1110.0000.0001 /циклический перенос отсутствует, значит знак результата МИНУС); (коррекция кодом 0110.0110 числа б в разря1110.0110.0111 дах, где возник межтетрадный перенос) г) 00.001.00 (инвертирование кода результата сложения), Примерз. Знаки слагаемых разные, отрицательное iиcлo по абсолютной величине меньше положительнйго:-273+471 198 а)Инвертирование кода отрицательного числа 273(1101.1000.1100); б)Операция сложения 1101.1000.1100 0100.0111.0001 (возник цикличесГТоОО.1111.1101 кий перенос, знаI цикл перенос чит знак результата плюс); в) 1010.1010 (коррекция кодом DOO1.1001.1000 числа 10 в разрядах, где не воз,0001,. 1001.1000 ник межтетрадный перенос; перенос 1 9 8 от коррекции игнорируется) . Код результата на выходе устройства появляется после поступления кодов операндов на его входы спустя некоторое время, необходимое для завершения переходных процессов в блоке 1 управления, сумматоре 2 и блоках 3-5 инвертирования. При всех прочих равных условиях это время как минимум на величину задержки вспомогательных элементов Меньше , чем в известном устройстве. Объем оборудования устройства еньше, чем известного, так как по равнению с тремя п-разрядными блоками инвертирования кодов предлагамЬго устройства в известном устройтве имеется схема обращения кода в оставе регистра операнда и дополительно предусмотрены для нормалього функционирования при выполнеии операций сложения-вычитания: элементов между выходом сумматора входом регистра операнда для заержки кодов; п управляемых элеменOB на входе регистра операнда для

приема кодов со входных шин устройства или с выходов вспомогательных элементов задержки; п управляемых элементов для выдачи кодов с выхода регистра операнда на вход сумматора или на выход устройства; схема формирования управляющих сигналов для указанных выше дополнительных элементов .

Формирование в предлагаемом устройстве признака ПП, кроме исключения случаев выдачи неправильного результата при сложении, позволяет производить сложение операндов с учетом возможного появления ПП, что в свою очередь, например при сложении двоично-десятичных чисел, позволяет сократить объем сумматора на один разряд при обеспечении той же точности. Например, сложение любых четырехразрядных десятичных чисел можно производить на четырехразрядном сумматоре и использовать призна переполнения для отображения возникающей от переноса единицы в пятом десятичном разряде.

Кроме того, в устройстве предусмотрены связи, обеспечивающие управление коррекцией кодов в сумматоре при сложении-Ъычитании чисел в системах счисления, при которых возникают случаи нарушения кода данной системы.

Формула изобретения

третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым выходами признака наличия только одного отрицательного знака операнда.

и четвертым входами узла, первый вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и входом1ЭлементаНЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом узла, а выход - со вторым входом элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 234, 299-305, рис. 1(прототип).