Устройство для вычисления разности двух чисел Советский патент 1981 года по МПК G06F7/62 

Изобретение относится к области 4щфровЬй вычислительной .техники. Известны устройства для определе ния разности двух чисел ГЗ 23, содержащий генератор импульсов, два счетчика, триггеры, элементы И, ИЛИ Данные устройства не фиксирунуг результаты вычитания и знак разности, что ограничивает их функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению является устройство для вычисления разности двух чисел р, содержащее генератор импульсов, два счетчика, два триггера, элементы И и ИЛИ и дешифратор куля, установочные входы первого и второго счетчиков соединены с нулевыми входами триггеров и с установочным входом устройства. Единичный вход триггера знака соединен с выходом второго счетчика. Выход генератора импульсов подключен к первым входам элементов И. Вх ды дешифратора нуля соединены с выходами разрядов первого счетчика, а выход подключен к единичному входу триггера, инверсный выход которого подключен ко второму входу первого элемента И. .Входа второго элемента И соединены с выходом дешифратора нуля и прямым выходом триггера знака. Выходы элемента ИЛИ подключены к выходам элементов И, а выход - ко входам счетчиков, выходы разрядов второго счетчика являются выходом разности устройства, а прямой шлход триггера знака - выходом знака разности устройства. Принцип действия этого устройства основан на последовательном вычитании единичных импульсов из двух счетчиков, в которых хранятся коды исходных чисел. При этом вычитание происходит до установки в единичное состояние всех разрядов первого счетчика, если в него записано большее число, шш до установки в нулевое состояние всех разрядов первого счетчика, если в него записано меньшее или равное второму число. В этом устройстве вычитаемое и уменьшаемое могут быть представлены только прямым кодом. Вычитаемое прин 1дипиальмо не может быть отрицательньм, так как знак вычитаемого в устройстве не представлен.. В случае поступления в известное устройство отрицательного уменьшаемо го, абсолютная величина разности ста новится большей на единицу верного результата. Таким образом, известное устройство не обеспечивает вычитания отрицательных чисел, что сужает функциональные возможности устройства. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности вычитанин отрицательных чисел. Дяя достижения поставленной цели в устройстве для вычисления разности двух чисел, содержащем генератор импульсов, два счетчика, триггеры, эле tf&tfnt И и ИШ, причем выход генерато ра импульсов подключен к первому вхо ду первого элемента И, выходы первог и второго элементов И соединены со входами элемента ИЖ, выход которого соединен с информациоины1 ш вь1ходами первого и второго счетчиков, установочные входы которых соединены с нул выми входами первого и второго триггеров и установочным входом устройства, выход переноса старшего информационного разряда второго счетчика соединен с единичным .входом второго элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом второго триггера, счетчики содержат знакомые разряды. Прямой и инверсный выходы знакового разряда первого счетчка соединены со входами установки соответственно режимов сложения и Бычияания первого и второго счетчиков. Выход переноса старшего информационного разряда первого счет чика подключен к первому входу треть его элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, и выход - с единичным входом второго триггера, а выход - с единичным входом второго элемента И, Выходы информационных и знакового разрядов второго счетчика соединены с выходами устройства. На чертеже представлена функциог нальн 1я схема устройства. 5 . 4 Устройство содержит генератор импульсов 1, реверсивные счетчики 2 и 3 со знаковыми разрядами 4 и 5 соответственно, RS-триггеры 6,7, установочный вход 8, элементы И 9-11 и элемент ИЛИ 12. Выход генератора импульсов I подключен ко входу элемента И 9. Выходы элементов И 9,10 соединены с входами элемента ИЛИ 12, выход которого подключен ко входам счетчиков 2, 3. Выход старшего информационного разряда счетчика 2 соединен со входом знакового разряда 4 и входом элемента И 11. Единичный выход знакового разряда А счетчика 2 соединен со входом установки режима сложения счетчиков 2,3, а нулевой выход - со входом установки режима вычитания счетчиков 2,3. Выход старшего информационного разряда счетчика 3 соединен со входом знакового разряда 5 и единичным входом триггера 7. Инверсный выход триггера 7 соединен со входом элемента И )0, другой вход которого соединен с выходом элемента И 11 и единичным входом триггера 6. Инверсный выход триггера 6 соединен со входами элементов И 9 и 11. Нулевые входы триггеров 6 и 7 и установочные входы счетчиков 2 и 3 соединены с устаковочк.ым входом 8 устройства. Выходы разрядов счетчика 3 соединены с выходом разности 13 устройства, единичный выход разряда 5 - с выходом }4 знака разности устройства. Работает устройство следукщим образом. Сигналом записи со входа 8 исходные числа заносятся в счетчик 2,3. При этом знаковые разряды чисел заносятся в знакомые разряды 4,S триггерй 6,7 устанавливаются -в нулевое состояние. При этом в счетчик 3 заносится уменьшаемое, в счетчик 2 вычитаемое число. Положительные числа вводятся в прямом коде, отрицательные, числа в обратном коде. Для исключения переполнения счетчика 3 при выполнении вычитания над числами разных знаков разрядность счетчика 3 больше на один разряд разрядности счетчика 2. После установки триггера 6 в нулевое состояние импульсы от генератора 1 через элементы И 9, ИЛИ 12 начинают поступать на счетные входы счетчиков 2,3. 1. Рассмотрим работу устройства при поступлении на счетчики 2,3 положительных вычитаемых (уменьшаемое больше вычитаемого . При поступлении на счетчик 2 пол жительного кода знаковый разряд 4 устанавливается в нулевое состояние В результате счетчики 2,3 настраива ются на вычитание. Пост гп ающие на счетные входы счетчиков 2,3 импульсы уменьшают содержимое счетчиков.. При переходе счетчика 2 из нулевого состояния в единичное из старшего информационного разряда счетчика 2 возникает импульс переноса, который переводит знаковый разряд 4 в единичное состояние. Счетчики 2,3 настр иваются на сложение. Этот же импульс переноса через элементы И 11, И ,10, ИЛИ 12 поступает на счетные входы счетчиков 2,3 и складывается с содер жимым счетчиков . Одиовременно импул переноса с выхода элемента И 11 пост пает на еде1ничиый вход триггера 6, устанавливая его в единичное состояние. Элементы И 9, И 11 закрываются импульсы от генератора 1 и вторичный перенос из старшего информационного разряда счетчика 2 не проходят на счетные входы счетчиков 2,3, Процесс вычитания заканчивается, на выходе 13 формируется код разности, а на выходе 14 - знак разности. 2.На счетчики 2,3 поступают поло жительные коды (уменьшаемое меньше вычитаемого. В процессе поступления импульсов от генератора 1 на счетные входы счетчиков 2,3 первым обнуляется счё чик 3. Импульсом переноса из старшего информационного разряда счетчика переводится в единичное состояние знаковый разряд 5, и одновременно переходит в единичное состояние триг гер 7. Поэтому к моменту появления импульса переноса из старшего информационного разряда счетчика 2 элемент И 10 оказывается закрытым, импульс с выхода элемента И 11 не проходит через элемент И 10, и процесс вычитания заканчивается. 3.На счетчики 2,3 поступают равные положительные коды. В данном случае счетчики 2,3 одновременно обнуляются и переводятпя в единичное состояние. Но так как разрядность счетчика 2 меньше разряд ности счетчика 3, то импульс пере- носа из старшегЪ информационного 6 разряда счетчика 2 успевает пройти через элементы И 9, И 10, ИЛИ 12 и добавиться к содержимому счетчиков 2, 3. В результате счетчики 2,3 из единичного состояния переходят в кулевое , на выходах 13 j14 фиксируется нулевой код. 4.На счетчики 2,3 поступают отрицательные коды (уменьшаемое по абсолютной величине больше вычитаемого. При поступлении на счетчик 2 отрицательного кода знаковый разряд 4 устанавливается в единичное состояние, и счетчики 2,3 настраиваются на сложение. При переходе счетчика 2 из единичного состояния в нулевое на старшем информационном разряде счетчика 2 возникает импульс переноса, который переводит знаковый разряд 4 в нулевое состояние. Счетчики 2,3 настраиваются на вычитание. Этот же импульс переноса через элементы И И, И 10, ИЛИ 12 поступает на счетные входы счетчиков 2,3 и вычитается из содержимого счетчиков 2,3. Одновременно импульс переноса с выхода элемента И 1I поступает на единичный вход триггера 6, устанавливая триггер 6 в единич- ное состояние, элементы И9, И 11 закрываются, импульсы от генератора 1 и вторичный перенос из старшего информационного разряда счетчика 2 не проходят на счетные входал счетчиков 2,3. На этом процесс вычитания заканчивается, и на выходе 13 формируется код разности, а на выходе 14 - знак разности. 5.На счетчики 2,3 поступают отри цательные5коды (уменьшаемое по абсолютной величине меньше вычитаемого) В процессе поступления импульсов от генератора I на счетные входы счетчиков 2,3 первым устанавливается в единичное состояние счетчик 3. Импульсом переноса из старшего информационного разряда счетчика 3 переводится в нулевое состояние знаковый разряд и одновременно переходит в единичное состояние триггер 7. Поэтому к моменту появления импульса переноса из старшего информационного разряда счетчика 2 элемент И 10 оказывается закрытым, импульс с выхода элемента И 11 не проходит через элемент И 10, и процесс вычитания заканчивается. 6.На счетчики 2,3 поступают отрицательные равные коды. в данном случае счетчики 2,3 одновременно устанавливаются в едиш-1ч вое состояние и об}гуляются. Но так как разрядность счетчика 2 меньше разрядности счетчика 3, то импульс переноса из старшего информацион- иого разряда счетчика 2 успевает пройти через элементы И 9, И 10, ИЛИ 12 и вычесться из содержимого счетчиков 2,3. В результате счетчики 2,3 нулввого состояния переходят в единичное, вычитание заканчивается, на выходах 13,14 фиксируется единичный код, 7.Работа устройства при постуготе НИИ на счетчики 2,3 вы штаемых разного знака (уменьшаемое отрицательно вычитаемое положительно аналогично работе устройства., рассмотренной в случае 1, 8.Работа устройства при поступлеьши на счетчнки 2,3 вычитаемых раз ного знака (уменьшаемое положительно вычитаемое отрицательно aiiалогична работе устройства, рассмотренной в случае 4. Таким образом, без увеличения количества оборудования становится воз мож1й)П-. вычитать любые числа, в том числе отрицательные, что расширяет функциональные возможности предлагаемого вычислитедя. Формула изобретения Устройство для вычисления разнос-ти двух чисел, содержащее генератор импульсов, два счетчика, триггеры, элементы И и ШШ, причем выход генератора импульсов под слючен к перво му входу первого элемента И выходы первого и второго элементов И сое 58. дине1 Ы с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационными выходами первого и второго счетчиков, установочные входы которых соединены с нулевыми входами первого и второго триггеров и с установочным входом устройства, выход переноса старшего информационного разряда второго соединен с единичным входом первого триггера, выход которого соединен с первь М входом второго элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом второго триггера, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет ВОЗМОЖН0СТИ вычитания отрицательных чисел, счетчики содержат знаковые разрядь, прямой и инверсный выходы знакового разряда первого счетчика соеда неиы с входами установ1ш соочветственно режимов сложения и вычитания первого и второго счетчиков, выход переноса старшего информационного разряда первого счетчика подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход - с единичным входом второго триггера и с вторым входом второго элемента И, выходы информационных и знакового разрядов второго счетчикасоединены с вьrxoдa ш устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , Авторское свидетельство СССР № 5311555 кл. G 06 F 7/385, 1975. 2, Авторское свидетельство СССР № 4344Ш, кл. G 06 F 7/385, 1972. 3с, Авторское свидетельство ССР ho заявке № 2718280/18-24 , кл. G 06-F 7/385, 1979 (прототип).