Последовательное устройство для сложения в избыточной двоичной системе счисления Советский патент 1982 года по МПК G06F7/49 

1

Т зобретение относится к вычислитель ной технике и может использоваться в управляющих, моделирующих и вычислительных мащинах И устройствах последовательного типа, работающих в избыточной двоичной системе счисления с цифрами 1, О, 1.

Известно устройство для последовательного сложения чисел, представленных в избыточной двоичной системе счисления.

Это устройство характеризуется тем, что содержит элементы задерокки, блок образования первичных переноса и суммы, блок образования промежуточных переноса и суммы и блок вычисления окончательного результата, причем вычисления осуществляются последовательно в порядке от старших разрядов к младшим с получением разрядов суммы, задержанных на два такта 1.

Основными недостатками этого устройства являются сложность оборудова- .

ния, реализующего основные его узлы, а также применение особого-типа кодирования, при котором символы 1, О, 1 избыточной двоичной системы счисления формируются в определенной последовательности, что усложняет преобразование обычной двоичной системы счисления в избыточную.

Известно устройство для сложения н вычитания параллельных чисел избыточной

10 двоичной системы счисления . Это устройство характеризуется тем, что каждый разряд его содержит блоки формирования положительного и отрицательного перено15сов, блоки фор лирования положительной

И отрицательной сумм и триггер, причем сложение или вычитание чисел, представленных в унитартом коде избыточной двоичной системы счисления, также осу20

.ществляется в три этапа , 2.

Недостатком устройства является сложность оборудования, еще более уве-; личивающаяся при добавлении элементов эаиери ки для организации последовательного сумматора-вычитатедя, а также большое количество входов-выходов, обус ловленное унитарным способом кодирования избыточных двоичных разрядов. Известно устройство для сложения и вычитания последовательных чисел, представленных в избыточной двоичной системе счисления с цифрами 2, 1, О, 1, 2. Это устройство содеркит три группы элементов И, группу элементов НЕ, груп пу элементов ИЛИ, группу триггеров и пятиразрядный сумматорнакапливающегося типа, причем имеется группа управч ляющих входов для реализации соответствующего сложению или вычитанию .алгоритма з. Недостатками устройства являются сложность оборудования, вызванная большой избыточностью используемого алфавита, и низкое быстродействие, обусловленное спецификой алгоритма функциониро вания. Наиболее близким к предлагаемому яв ляется последовательное устройство для сложения в избыточной двоичной системе счисления, которое характеризуется тем, что содеркит два двухразрядных суммато ра, три элемента задержки и блок форми- рювания окончательного результата, при- чем вычисления выполняются в избыточной двоичной системе счисления с цифрами 1, О, 1 в последовательности от стар ших разрядов -к младшим. Для изменения знака выполняемой операции необходимо сигналы, подаваемые на положительную и отрицательную шины устройства, поменять местами . Недостатком этого устройства является невозможность осуществлять алгебраическое сложение операндов, ввиду отсутствия канала управления операциями сло жение или вычитание. Для реализации управления в известном устройстве необходимо последовательно с входными шина ми включить переключающее устройство, что усложнит оборудование. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, за счет возможности реализации алгебраического сложения. Поставленная цель достигается тем, что в последовательном устройстве для сложения в избыточной двоичной системе счисления, содержащем блок формирования положительной суммы и отрицательного переноса, блок формирования окончательного результата, три элемента задержки, блок формирования отрицательной суммы И положительного переноса, причем входная шина отрицательного значения первого операнда соединена с входом первого элемента задержки, выход которюго подключен к первому входу блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса, входные шины положительного значения первого операнда, положительного и отрицательного значений второго оперуанда соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока формирювания отрицательной ;суммы и положительного переноса, первый выход которого через второй элемент задеркки соединен с вторым входом блока Iформирования положительной суммы и отI щцательного переноса, третий вход которого соединен с вторым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса, первый и второй выходы блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса соединены соответственно с первым входом блока формирования окончательного результата и с входом третьего элемента задержки, выход которогчэ соединен с вторым входом блока формирювания. окончательного результата, выходы; которюго являются выходами устрюйства, шины отрицательного и положительного значений коэффициента устройства соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса, который содержит три элемента НЕ, элемент НЕРАВНСвНАЧНОСТЬ, десять элементов И и два элемента ИЛИ, причем в блоке формирования отрицательной суммы и положительного переноса первый вход блока соединен с входом первого элемента НЕ, второй и третий входы-с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которого соединены с четвертым и пятым входами блока, выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответственно вторюгр и третьего элементов НЕ, входы третьего элемента И соединены соответственно с выходами второго И третьего элементов НЕ с входом nepvвого элемента НЕ, входы четвертого элемента И соединены соответственно с выходами -первого элемента И, третьего и первого элементов НЕ, входы пятого элемента И соединены соответственно с. выходами второго элемента НЕ, второго .элемента И и первого элемента НЕ, входы шестого элементом И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И и входом первого элемента НЕ, входы седьмого элемента И соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов НЕ и входом первого элемента НЕ, входы восьмого элемента И соединены соответственно с выходами первого элемента И, третьего элемента НЕ и четвертым входом блока, входы девятого элемента И соединены соответственно с выходами второгЪ элемента НЕ, второго элемента И и первым входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входь1 десятого элемента И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И и вторым входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы элементов И с третьего по шестой соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного пе,ре носа, второй выход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И с седьмого по десятый. На фиг. 1 изображена блок-схема последовательного устройства для сложения и вычитания в избыточной двоичной систе ме счисления; на фиг. 2 - выполнение бло ка формирования отрицательной суммы и положительного переноса. Устройство содержит элементы задержки 1, 2, 3, блок 4 формирования отрицательной суммы и положительного переноса блок 5 формирования положительной суммы и отрицательного переноса и блок 6 формирования окончательного результата. Первый выход блока 5 соединен с nepвым входом блока 6, второй выход блока 5 соединен через элемент задержки 1 с вторым входом блока 6, выходы которого являются вь1ходами 7 и 8 устройства, входная шина 9 отрицательного значения первого операнда через элемент задер; ки 2 соединена с первым входом блока 5 второй вход которогосоединен с выходом Э,г1емента задержки 3, вход которого соединен с первым выходом блока 4, первый вход которого соединен с входной шиной 10 положительного значения первого операнда входные шины 11, 12i отрицательного и положительного значений второго операнда соединены с вторым и третьим входами блока 4, шкны 13, 14 отрицательного и положительного значений коэффициента соединены с четвертым и пятым входами блока 4. Третий вход блока 5 соединен с вторым выходом блока 4. Блок 4 со- . держит элементы НЕ 15, 16, 17, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18, элементы 19-28, элементы ИЛИ 29, ЗО. (совокупность элементов НЕ 16, 17 и 2128 ИЛИ 29, 30 может быть выполнена например, в виде сдвоенного мультиплексора типа 155КП2). .Последовательность работы устройства состоит в задании на входных шинах устрюйства положительного и отрицательных значений разртдов первого и второго чисел, заданий кода операции на управляющих входах и получении результата с задержкой на два такта на выходах устройства 11 и 12. Устройство выполняет следующую операцию, i-z- i S J Разряды входных чисел А, В, / С и , выходного результата в избыточной giBO- ичной системе счисления представляются в виде 1,0 и 1, чему соответству|ют коды, приведенные в табл. 1. На шины 9, 10 первого операнда задаются значения Aj и А соответственi o, на шины 11, 12 второго операнда .-ВТ и В ,а на шины 13, Cj и С соответственно. На выходах блока 4 образуются соответственно значения . отрицательной суммы t- и положительного переноса Р в соответствии с таблицей 2. На выходах блока 4 (выполненного, например, как и в известном в .виде двухразрядного сумматора) в зависимости от , значений PJ формируются соответственно значения положительной суммы Z .и отрицательного переноса PjVf и соответствии с табл. 3. В блоке формирования окончательного результата на первом и втором выходах формируются значения разрядов суммы . - §л.,,и 5 А2соответственно, по следующим логическим выражениям Q.. 5|4.2.л ,, что осуществляется, например, на двух элементах типа ЗАПРЕТ. Таким образом, НЕ и НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ расширяет функциональные возмо; ности предлагаемого устройства за счет выполнения более сложной операции (1) над тремя операндами А, В и С.

Таблица 2 Та Формула изобр Последовательное устро жения в избыточной двоичн счисления, содержащее бло положительной суммы отри раноса, блок формирования окончательного результата, три элемента задержки, блок формирования отрицательной суммы и положительного переноса, причем входная шина отрицательного значения первого операнда соединена с входом первого эле мента задержки, выход которого подключен к первому входу блока формирования положительной суммы и отрицатель ного переноса, входные шины положительного значения первого операнда положительного и отрицательного значений второго операнда соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса, первый выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым входом блока формирювания положительной суммы и отрица- тельного переноса, третий вход которого (соединен с вторым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса, первый и второй выхо ды блока формирования положительной суммы и отрицательного переноса соединены соответственно с первым лходом блока формирования окончательного резул тата и с входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом блока формирования окончательного результата, выходы которого являются вгэ1хопами устрюйства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности реализации алгебраического сложения шины отрицательного и положительного значений коэффициента, устройства, соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса, который содержит три элемента НЕ, элемент НЕРАВМОЗ НАЧНОСТЬ, десять элементов И и два элемента ИЛИ, причем в блоке формирования отрицательной суммы и положительного переноса первый вход блока соединен с входом первого элемента НЕ, вторюй и третий входы - с первыми входами соответственно первого и второго элемента И, вторые входы которых соединены с выходом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которого соединены с четвертым и пятым входами блока, -выхо-т ды первого и второго элементов И соединены с входами соответственно второго и третьего элементов НЕ, входы третьего элемента И соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов НЕ и входом первого элемента НЕ, входы четвертого элемента И соединены соответственно с выходами первого элемента И, третьего и первого элементов НЕ, входы пятого элемента И соединены соответственно с выходами вторюго элемента НЕ, второго элемента И и первого элемента НЕ, входы шестого элемента И соединены соответственно с выходами первого и вторюго элементов И и вхсоом первого элемента НЕ, входы седьмого элемента И соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов НЕ и входом первого элемента НЕ, входы восьмого элемента И соединены соответственно с выходом первого элемента И, третьего элемента НЕ и четвертым входом блока, входы девятого элемента И соединены соответственно с выходами второго элемента НЕ второго элемента И и первым входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы десятого элемента И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И и вторялм входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы элементов И с третьего по шестой соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока формирования отрицательной суммы и положительного переноса второй выход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И с седьмого по десятый.

. Источншси информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гречишников А. И. и др. Оанорояные вычислительные структуры высокой производительности на основе знакоразрядных избыточных систем счисления. Зарубежная радиоэлектроника , 1978. № 3, с. 3-25.

2.Авторское свидетельство СССР №453691, кл. GO6 7/5О, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР :№ 598072, кл. ОО6 Р 7/5О, 1975.

4.Авторское свнсаетельство СССР № 717763, кл. GO6F 7/49, 1977

(прототип).

1.

5

тт

/J 1

S

0Ui.1

фаг. г