Устройство для деления десятичных чисел

(5 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР щ гь)1У САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ г для деления елью иэобрет быстродейств целых десятичных ння является поиствах и сел ышен Вил й поля за счет исклюв каждом циклепикары частноьэование соответ теля позволяет Цехнический инения операции сдвиг формирования очереди го. Кроме того, испол ствующих кратных д при вычитании очер ого кратного д(ийры не в одном астного, а в не СССР1980.ССР1986. лителя Форм десятичном скольких в вать тельств Г 6свндет ( 06 яд ат кратнос льство СР 7/52,ления дедл ит дел еля.ных чи на руп(57) 1 эобретение регис ков 3-3 -вычитаэ и в 1-1 4 счетчи умматорвычислииспольносится тельнои технике и эовано в циф 1 ювых мохет быт вычислител тель 5 и бл ния ных у 5 ил 1(72) В,11.Кохе Т.Б,Мартынюк, (53) 681.325( (56) Авторско Р 1148494, клАвторское )( 1336783, кл яко, В. 1,. Качур овский, В. Б. Гайда и И. В. Ищенко 88.8) эависимос стройстно сел содер сумматор группу К утации, с ок б упра5 табл,6333961633396 Составитель Н.МаркеловаТехред И.Дидык едактор Н.Лаэпрен орректор М.Самборска и ГКНТ СССР Проиэводственноательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Закаэ 61ВНИИПИ Го тираж 397 дарственного комите га по иэобретен 113035, Иосква, Ж, РаушскаИзобретение относится к вьиислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах для деления целых десятичных чисел .Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - функцио нальная схема блока коммутации; на фиг,З - алгоритм деления; на фиг.4 функциональная схема блока управления; на фиг.5 - функциональная схема логического узла блока управления. 15Устройство для деления десятичньм чисел содержит накапливающие сумматоры 1.,1 к группы, регистр 2 делителя, счетчики 3,., 3 1, группы, блок 4 коммутации, сумматор-вычитатель 5, 20 блок 6 управления. Выход 7 делителя устройства подключен к информационному входу регистра 2, выход 8 которого соединен с информационными входами 9 накапливающих сумматоров 11 к 25 группы, у которых группа выходов 10 подключена к информационным входам 11 блока 4, выходы 12 которого подключены к управляющему входу накапливающих сумматоров 11 к группы, 30 выходы 13 второй группы -к информационному входу 14 второй группы сумматора-вычитателя 5, а выходы 15 первой группы - к счетным входам счетчиков 33 к группы. Входы 16 делимого устройства соединены с информационными входами первой группы сумматора-вычитателя 5, выход знакового разряда сумматора-вьгптателя 5 подключен к входу 17 признака знака 40 результата суммирования блока 6 управления. У блока 6 управления четвертый выход 18 соединен с входами устанрвки в начальное состояние регистра 2, суммагоров 11 группы, 45 счетчиков 3, , 3 к группы и суммато - ра-вычитателя 5, пятый выход 19 - с управляющим входом записи сумматоравычитателя 5, шестой 20, первый 21 и седьмой 22 выходы - с управляющими входами регистра 2 соответственно, кроме того, первый 21 и девятый 23 выходы соединены с соответствующими управляющими входами блока 4 коммутации, третий вьмод 24 блока 6 управления соединен с управляющим входом сумматора-вычитателя 5, восьмой 25 и второй 26 выходы - с управляющи ми входами блока 4, вход признака запуска блока 6 управления являетсявходом 27 запуска устройства, первый28 и второй 29 выходы блока 4 подключены к соответствующим входам блока6 управления, выходы 30 переполнения(К)-х младщих счетчиков 3Зкгруппы соединены с входами переносасоответствующих старших счетчиков33, группы, а информационныевыходы счетчиков 3,3 к группы являются выходом 31 устройства.Блок 4 коммутации фиг,2) содержитсчетчик 32, два узла 33 и 34 памяти,группу мультиплексоров 3535 ,два элемента РЕ 36 и 37 и логическийблок 38, состоячий из элемента И 39для случая, когда К = 4. Вход 23 блока коммутации 4 подключен к суммирующему входу счетчика 32, вычитающийвход которого соединен с входом 26блока 4 коммутации, а первый и второй выходы - с входами чтения узлов33 и 34 и управляющими входами мультиплексоров 3535группы. Выходнулевого содержимого счетчика 32 является выходом 29 блока 4, а вимодблока 38 - выходом 28 блока 4,входыэлементов НЕ 36 и 37 соединены соответственно с входами 25 и 21 блока 4. Выходы узла 33 являются группойвыходов 15 блока 4, вьмоды узла 34группой выходов 12 блока 4,На вход разрегения записи счетчика32 подается напряжение высокого уровня, на входы разрегения мультиплексоров 35 35 к группы подается напряжение низкого уровня.Блок 6 управления (фиг.4) содержитгенератор тактовых импульсов 40, КБтриггер 41, программируемый узел 42памяти, регистр 43, дениЬратор 44,элементы НЕ 45 и 46, элемент И 47 илогический узел 48 (фиг. 5), которыйсодержит три элемента И 49 -49 з, четьгре элемента НЕ 50-50, двадцать четыре элемента И 51 -51, четыре элемента ИЛИ 52 -524. Устройство работает следующим образом.Перед началом работы устройства все накапливающие сумматоры 11 к группы, сумматор в вычитате 5, регистр 2, счетчики 3 3группы обнуляются. Депимое А записывается в сумматор-вычитатель 5, делитель. В - в регистр 2. Затем блок 4 разрешает запись содержимого регистра 2 в накаплиРабота блока 4 (Фиг,2) состоит из двух циклов в соответствии с алгоритмом (Фиг.3). В первом цикле осутчествляется Формирование кратных делителя В по формуле (1). В двух программируемых узлах 33 и 34 блока 4 (для К=4) записана информация, представленная в табл.2, где 110 - код,установившийся перед сменой состояний. 5 163339 вающие сумматоры 1 1 группы. Далее формируются соответствующие кратные делителя с помощью блока 4 в процессе суммирования содержимого соответствующих накапливающих сумматоров 1 1 группы с содержимым регистра 2, которое сдвинуто на определенное количество разрядов в сторону старших разрядов, т.е. увеличено в410 1 О раз, где 1 = ОК. Соответствующее кратное В , Формируемое в 3-м сумматоре 1 группы, определяется по формуле 66стцого К разрядностью К = 4 представлены в табл,1.15 20В 10, (1) В 1=б 25 30 где 1 = 1К,Цикл операции деления начинается с вычитания старшего кратного делителя Виз содержимого сумматора в внчитатсля 5. Таким образом, в сумматоревычитателе 5 Формируется разность исходных величин, а значение знакового разряда поступае ца вход 17 блока 6 управлеция. Лцалиэируя знак полученного значения разности в сумматоре-вычитателе 5, блок 6 управления формирует соответствующие управляющие сигналы, которые поступают на управляющие входн сумматор-внчитателя 5 и блока 4. Так, цапример, если в результате вычитания кратного В к иэ делимого А знак разности положительный, то блок 4 Формирует единичные сигналы на выходе 15, поступающие на счетные входы всех счетчиков 33 к группы. С приходом следую -щих. тактирующих сигналов выполняются аналогичные действия до тех пор, пока знак разности, полученной в сумматоре-вычитателе 5, не станет отрицательным. Тогда происходит восстановление наименьшего положительного остатка в сумматоре-вычитателе 5 и выполняется вычитание следующего кратного В , . Анализ знака полученной разности и соответствующие действия выполняются аналогичным образом с той лишь разницей, что единичные сигналы с выхода 15 блока 4 поступают на счетные входы счетчиков 33. группы, Завершением операции деления является появление единичного сигнала на выходе 29 блока 4. Результаты деления двух десятичных чисел А - 10880375 и В = 2255 и получения ча 35 40 45 50 55 В начальном состоянии счетчик 32 блока 4 обнулен, следовательно, при поступлении управляющего сигнала УЗ на узлы 34 по соответствующему адресу считана информация, которая приводит к появлению единичных сигналов ца группе выходом 12, соединеннымс управляющими входами записи накапливающих сумматоров 11 группы,что позволяет записать содержимое регистра 2, т.е. величину В, в накапливающие сумматоры 1,1 к группы.На первом шаге в первом цикле одновременно со сдвигом на один десятичный разряд информации в регистре 2 выполняется увеличение содержимого счетчика 32 по управляющему сигналу У 5, а затем вновь реализуется считывание информации из узла 34 по текущему адресу. Этот процесс выполняется до тех пор, пока содержимое счетчика 32 не будет равно величине 1,К), т.е.пока не будет считана информация из последней ячецки узла 34, причем количество ячеек узла 34 определяется величиной разрядности частного.Сформировав суммы соответствующихкратных в сумматорах 1,. ,1 к группы, блок 4 участвует в процессе Формирования текущих цифр частного, выполняемом в течение второго цикла работы блока 4. Здесь он управляет процессом сложения-вычитания в сумматоре-вычитателе 5. На первом ваге второго цикла выполняется вычитание содержимого старшего накапливающего сумматора 1 к группн, содержащего кратное делителя В , с помощью мультиплексоров 35 35 к, на адресные входы которых поступает содержимое счетчика 32. Если знак частичного остатка при этом положительный, то по управляющему сигналу У 7 блок 4 Формирует единичные сигналы на группе выходов 15, которне поступают на счет 1633396ные входь 1 счетчиков 3 13 груп" пы, что позволит увеличить на единицу содержимое всех счетчиков 3 ,. ,3группы. Затем вновь выполняется переход к операции первого нага второго цикла, т,е, вычитается иэ содержимого сумматора 5 информация из соответствующего накапливающего сумматора 11111 группы, адрес которого определяет содержимое счетчика 32 блока 4. Чри появлении отрицательного знака частичного остатка в сумматоре-вычитателе 5 блок 4 разрешает прохождение информации на вход сумматора-вычитателя 5 иэ того накапливающего сумматора 11 группы, адрес которого определяет содержимое счетчика 32 блока 4, а затем разрешает по управляющему сигналу У 8 уменьшить на единицу информацию в счетчике 32 блока 4. Далее вновь осуществляется переход к действиям, выполняемым на первом шаге второго цикла до тех пор, пока содержимое счетчика 32 не станет 25 равным нулю при отрицательном знаке частичного остатка, полученного в сумматоре-вычитателе 5.Алгоритм деления десятичных чисел (фиг.З), реализуемый программным бло ком 6 управления, заключается я следующем.1. Выполняется общий сброс.2, В сумматор-вичитатель 5 записывается делимое А.3. В регистр 2 записывается делитель В.4. В накапливающие сумматоры 111 группы записывается содержимое регистра 2.405. Выполняется сдвиг на один десятичный разряд в сторону увеличенияинформации в регистреи увеличениена единицу содержимого в счетчике 32блока 4456. К содержимому накапливающихсумматоров 11группы, определяемых блоком 4, прибавляется информация иэ регистра 2.7. Действия пп.5 и 6 выполняются50до тех пор, пока содержимое счетчика 32 не станет равным величине (К).Если содержимое счетчика 32 равно величине (К), то осуществляется переход к п.8,558. Иэ содержимого сумматора-вычитателя 5 вычитается информация одного иэ накапливающих сумматоров 111 к группы, адрес которого определяется блоком 4,9. Проверяется знак частичного остатка, полученного в сумматоре-вычитателе 5: если знак частичного остатка положительный, то выпоняются увеличение на единицу содержимого тех счетчиков 313 к группы, адреса которых определяет блок 4, и переход к п.8.1 О. Если знак частичного остатка отрицательный и информация в счетчике 32 блока 4 не равна нули, то в сумматоре-вычитателе 5 восстанавливается положительный частичный остаток.11. Иэ содержимого счетчика 32 вычитается единица и выполняется переход к п.8.12, Если знак частичного остаткаотрицательный и содержимое счетчика32 равно нулю, то операция делениядесятичных чисел завершена.Необходимые для функционированияустройства управляюЧие и логическиесигналы приведены в табл.3, а последовательность формирования управляющих сигналов УОУЯ - на представленном на фиг.З алгоритме,Блок управления может бить построен на основе принципа программногоуправления, использующего операционно-адресную структуру управляющихслов, Синтез блока управления с программируемой логикой сводится к разработке схемы блока управления и разработке микропрограммы, которая должна быть записана в узлах памяти блокауправления.Разбивка закодированных управляю 1щих сигналов по попям микрокомандыпредставлена в табл.4,Данные содержимого узла памятидля случая принудительной адресациипредставлены в табл.5.Использование в схеме устройства блока коммутации с соответствующей органиэацией позволяет исключить при формировании очередной цифры частного такты, необходимые для сдвига соответствующей информации в сумматоревычитателе, что позволяет увеличить быстродействие устройства. Этому также способствует реализованная возможность формирования текущей цифры не в одном разряде частного, а в несколь 1633396 1 Оких в зависимости от используемогократного делителя,формула изобретения1, Устройство для деления десятичных чисел, содержащее регистр делителя, группу К накапливаюих сумматоров 1 где К - разрядность операдон 10 сумматор-вычитатель, блок коммутации, группу К счетчиков, блок управления, причем вход делителя устройства соединен с ицформационними входами регистра делителя, вход делимого устройст ва соединен с информационцььи входами первой группы сумматора-вьгитателя, выход д - го разряда выходов первой группы блока коммутации где . = 1, 2. . .К) соединен с счетцм входом .-го счетчика группы, выход которого соединен с выходом соответствуючего десятичного разряда результата уст - ройства, первый выход блока управле - ния соединен с входом разрешения счи - 25 тывания регистра делителя, второй выход блока управления соединен с первым управляюим входом блока коммутации, третий выход блока управления соединен с управляюии входом сумматора вьгитателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повигения бьстродействия, выход -го разряда регистра делителя соединен с информационными входами.-го разрядов К накапливаютх сумматоров группы, выход.-го цакапливаюгего сумматора соединен с .-м информационным входом блока коммутации, выходы второй группы которого сссдицецы с информационными входа ми второй группы сумматора-вичитателя, вход установки в начальное состояние которого соединен с четвертым выходом блока управления, с входами цачальной установки регистра делителя накапливающих сумматоров и счетчиков группы, выход переполнения.-го счетчика группы соединен с входом переноса (.+1) - го счетчика группы, пятый выход блока управления соеди 50 нен с входом разрешения записи сумматора-вычитателя, выход знакового разряда которого соединен с входом признака знака результата суммирования блока управления, вход признака запуска которого соединен с входом запуска устройства, шестой выход блокауправления соединен с входом разрешения записи регистра делителя, вход разрешения сдвига которого соединен с седьмым выходом блока управления, первый, восьмой, девятый выходи блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым управляющими входами соответственно блока коммутации, выходы третьей группы которого соединены с управляюгтми входами накапливающих сумматоров группы, первый и второй выходы которого соединены с входами признаков вихода из цикла формирования кратных делителя и окончания деления блока управления соответственно. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок коммутации содержит группу мультиплексоров, два узла памяти, счет пк, два элемента НЕ и элемент И, выход которого соединен с первым выходом блока, первый управляюй вход блока соедицен с вычитающим входом счетчика,первый и второй выходи которого соединены с первым и вторым входами элемента И, с управляю 1 ими входами мультиплексоров группы и адреснььи входами первого и второго узлов памяти, входы разрешения считывания которых соединены с выходами первого и второго элементов 11 Г соответственно, входы которых соединены с третьим и вторим управляющими входами блока соответственно, четвертый вход которого соединен с счетным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым выходом блока, выходы первого и второго узлов памяти соединены с выходами первой и третьей групп блока соответственно, информационные входы .-й группы блока соединени с информационными входами .-го мультиплексора, выходы которых соединены с выходами второй группы блока.+1 2255 22 Окончательный результат К = 4825. Та бли ца Адрес запис Слов рогр аммируемый уз памяти 3 0 111 00 Р 0 10 0 0 ОО 3 Н 000 Циклделения 33825 24805 + 9020 9020 24805 15785 15785 + 24805 + 9020 9020 2255 + 6765 6765 2255 + 4510 4510 2255 2255 1000 110 10 11 О 00 ОО 0 00 1 ОО 00 11 ЦО1633396 6 Таблица 3 Связь Примечание Номер Обозна- Название чение 28 Х 1 Сиг нал ра ве нс т ва с одержимого счетчика32 величине (К=1) 17 Х 2 Сигнал содержимого знакового разрядасумматора-вычитателя 5Сиг нал нул е ног о с одержимого счетчика 32Обгрш сбросЗапись делимого исумматор-вычитатель 5Запись делителя врегистр 2Запись в накапливающие сумматоры 11,.,1группыСдвиг на десятичныйразряд в регистре 2Счет "+1" в счетчике 32Код операций в суммато- Уб = 1 - вычитание,ре-вычитателе 5, Уб = 0 - сложениеСчет "+1" и счетчиках3)Зк группыСчет "-1" в счетчике 32 29 ХЗ 18 УО 19 У 20 У 2 21 УЗ 22 У 4 23 У 5 24 Уб25 У 7 26 У 8 лица 4 т а б УО У 1-10У 2-011УЗ У 4-101 У 5 - 001 б - 010 У 7 - 011 УЯ - )00 УЕ - 101 Х 1 = 100 Х 2 - 010 ХЗ - 001 Г 1 У Х АО А 1 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 001 010 011 100 101 100 010 000 000 010 000 000 ООО ООО ООО ОФ)О 001 ООО 010 01 ООО ООО 100 101 При Х 1 = 1 осуществляется выход из циклаАормир ова ния крат ныхделителяПри Х 2 = 1 выполняетсявыход из цикла формирования текущих значений разрядов частногоПри ХЗ = 1 завершаетсяоперация деления ООО 0001 0000 ООО 0010 0000 ООО ОО 1 ОООО ООО 0100 ОООО ООО 0101 0000 100 0100 01 10 010 0111 1000 ООО 0110 0000 ОЭ 1001 1011 ООО 1010 ОООО ООО 0110 ОООО ООО 0000 0000