Устройство для вычитания

(72) В,А. Горных и Т.К. Быховец (71) Институт технической кибернетики АН БССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 771668, кл, .С 06 Г 7/50, 1979,2. Авторское свидетельство СССР У 1016781, кл, 0 06 Р 7/50, 1982 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ,. содержащее генератор импульсов,: первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий элементы И,схему сравнения, триггер, причт выход генератора импульсов соединен с первым входом первого, элемента И, выход которого соединен с входами управления сдвигом первого и второго счетчиков, выходы младших разрядов которых .соединены с первыми входами второго и третьего элементов И соответственно, к вторым входам которых подключены соответственно инверсный и прямой выходы триггера, вход установки которого в единичное состояние подключен к выходу схаиц сравнения, первый и второй входы которой подключены к выходам разрядов первого и второго счетчиков соответственно, вход начальной установки устройства соединен с входами управления записью первого и вт рого счетчиков и входами установки в нулевое состояние третьего счетчика и триггера, прямой выход которого является знаковым выходом устройства, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит четвертый элемент И, элемент ИЛИ и полусумматар, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, выходы младших разрядов первого и второго счетчи.ков соединены соответственно с пер вым и вторым входами иолусумматора, выход суймц которого соединен с установочнвви входами старшего разряда первого и второго счетчиков и третьими входамн второго и третьего Я элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, вЫход которого является выходом признака окончания работы устройства, выход четвертого элемента И соединен с вычитанаими входами первого и второго счетчиков.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системахобработки информации, а также в системах управления и контроля.Известно устройство для получения разности двух чиселкоторое содержит генератор импульсов, двасчетчика, триггер и элем нт И 111 .Недостатком данного устройстваявляется невысокое быстродействие,обусловленное тем, что количествотактов работы устройства численноравно коду вычитаемого.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для вычитания,содержащее генератор импульсов,первый, второй и третий счетчики,первый второй и третий элементы И,схему сравнения и триггер, прямойвыход которого подключен к знаковому выходу устройства и второмувходу третьего элемента И, первыйвход которого подключен к выходумладшего разряда второго счетчика, 2инверсный выход триггера соединен свторым входом второго элемента И,первый вход которого подключен квыходу младшего разряда первогосчетчика, нулевой вход триггера иустановочные входы первого, второгои третьего счетчиков соединены суправляющим входом устройства, единичный вход триггера подключен квыходу схемы сравнения, входы которой соединены с выходами разрядовпервого и второго счетчиков, первыевходы которых подключены к выходупервого элемента И, своим первымвходом соединенного с выходом генератора импульсов 2 .Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие, так как при нулевом младшемразряде уменьшаемого (в половинеслучаев) происходит вычитание единицы из уменьшаемого - процесс,длительность которого определяетсяскоростью распространения сигналазаема от младшего разряда к старшему.Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства. 10 15 20 30 35 40 45 Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для вычитания, 55содержащее генератор импульсов,первый, второй и третий счетчики,первый, второй и третий элементы И,схему сравнения, триггер, причемвыход генератора импульсов соединенс первым входом первого элемента И,выход которого соединен с входами,управления сдвигом первого и второго счетчиков, выходы младших разрядов которых соединены с первыми входами второго и третьего элементов Исоответственно, к вторым входам которых подключены соответственно инверсный и прямой выходы триггера,вход установки которого в единичноесостояние подключен к выходу схемысравнения, первый и второй входыкоторой подключены к выходам разрядов первого и второго счетчиков соответственно, вход начальной установки устройства соединен с входамиуправления записью первого и второгосчетчиков и входами установки в нулевое состояние третьего счетчикаи триггера, прямой выход которогоявляется знаковым выходом устройства,содержит четвертый элемент И, элементИЛИ и полусумматор, причем выход генератора импульсов соединен с первымвходом четвертого элемента И, выходымладших разрядов первого и второгосчетчиков соединены соответственнос первым и вторым входами полусумматора, выход суммы которого соединенс установочными входами старшего - .разряда первого и второго счетчиков итретьими входами второго и третьегоэлементов И, выходы которых соединены сответственно с первым и вторымвходами элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторыми входами первогои четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен со счетнымвходом третьего счетчика, выход которого является выходом признакаокончания работы устройства, выходчетвертого элемента И соединен свычитающими входамй первого и второго счетчиков,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит. генератор 1импульсов, элементы И 2-5, счетчики6-8, схему 9 сравнения, триггер 10,полусумматор 11, элемент ИЛИ 12,выход 13 признака окончания работы,.вход 14 начальной установки и знаковый выход 15.Устройство работает следующим образом.По сигналу с входа 14 устройствауменьшаемое заносится в первый счетз1083чик 6, вычитаемое заносится во второйсчетчик 7,третий счетчик 8 и триггер 10устанавливаются в нулевое состояние.Устройство начинает работать послеснятия сигнала с яхода 14, причемтриггер 10 принимает значение, определяемое величин, выходного сигнала схемы 9 сравнения, и в дальней-шем состояние этой схемы не изменязтся до конца цикла вычисления. 1 ОДопустим, что уменьшаемое большевычитаемого. В этом случае триггер10 устанавливается в единичное состояние и на знаковом выходе 15 устройства поддерживается высокий уровень,определяющий положительный знак разности, Одновременно этим состояниемтриггера 10 разрешается работа треть.его элемента И 4 и блокируется работа второго элемента И 3. 20Дальнейшая работа устройства зависит от значения младших разрядовуменьшаемого и вычитаемого. Если ониоба равны нулю, то на выходе полусумматора 11, выполняющего функцию сложения по модулю два присутствуетнулевой уровень, поступающий на входстаршего разряда первого и второгосчетчиков 6 и 7. Нулевой уровеньприсутствует также на выходе элемен- ЗОта ИЛИ 12. Этот уровень запрещает работу первого элемента И 5 и разрешает работу четвертого элемента И 2,поступая на его инверсный вход. Выходным сигналом элемента И 2 осуще 35ствляется сдвиг информации в счетчиках 6 и 7 вправо в направлениимладшего разряда, и увеличение содер"жимого счет .ика 8 на единицу.Эти же действия выполняются и В 4(том случае, когда младшие разрядыпервого и второго счетчиков равныединице,В случае, когда младший разряд уменьшаемого равен единице, а млад ший разряд вычитаемого равен нулю, на выходе полусумматора 11 присут" ствует высокий уровень, а на выходе элемента ИЛИ 12 - низкий уровень, .Следовательно, по выходному сигналу 50 четвертого элемента И 2 осуществляется сдвиг информации в счетчиках 6 и 7 на один разряд вправо, но на место старшего разряда в эти счетчи-. ки заносится единица, поступающая 55 с выхода полусумматора 11.Одновременно содержимое счетчика 8 увеличиваетая на единицу. 183 4Если младший разряд уменьшаемогоравен нулю, а младший разряд вычнтаемого - единице, то высокий уровеньпоявляется на выходе поиусумматора11 и элемента ИЛИ 12. В этом случаесрабатывает первый элемент И 5 иего выходиым сигналов из содержимогосчетчиков 6 и 7 вычитается единица.При этомсдвиг содержимого в этихсчетчиках не производится и изменение содержимого счетчика 8 не выполняется,Пикл вычисления заканчивается,когда в счетчике 8 окажется код числа, равного числу разрядов уменьшаемого (вычитаемого). При этом науправляющем выходе 13 устройствапоявляется сигнал, указывающий,что цикл вычисления закончен и результат, выраженный в прямом коде,находится в счетчиках 6 и 7. Знакразности при этом индицируется величиной сигнала на знаковом выходеустройства, при этом единичное состояние соответствует положительномучислу. Для случая, когда вычитаемоебольше уменьшаемого, устройство работает аналогично указанному выше, нона знаковом выходе устройства присутствует нулевой уровень,Для примера рассмотрим процессвычитания числа 10 из числа 28.Перед началом работы в первыйсчетчик 6 помещается число 11100,а во второй счетчик 7 - число 01010.Поскольку младшие разряды обоихсчетчиков равны нулю, то выполняется сдвиг их содержимого вправо наодин разряд и увеличивается на единицу содержимое счетчика 8. На место старших разрядов в счетчики 6и 7 записывается нулевой код. В результате в первом счетчике 6 оказывается код 01110, во втором счетчике7 - 00101, а в третьем счетчике 800001. Так как младший разряд уменьшаемого равен нулю, а младший разряд вычитаемого - единице, то из содержимого счетчиков 6 и 7 вычитается по единице. В результате в счетчике 6 оказывается код 01101, в счетчике 7 - 00100, а в счетчике 8 - по-прежнему 00001. По следующему импульсу генератора 1 импульсов происходит сдвиг информации в счетчиках 6 и 7, занесение единицы на вход старшего разряда этих счетчиков и увеличение3 1083183 6содержимого счетчика 8. В результате Это приводит к появлению всчетчике 6в счетчике 6 оказывается код 10110, кода 10010, в счетчике 7 такого жев счетчике 7 - 10010, а в счетчике кода. 10010, а в счетчике 8 кода8 - 00010. По нулевому значению 00101.младшихразрядов счетчиков 6 и 7 5 Так как длина уменьшаемого и высхема срабатывает аналогично первому читаемого составляет пять разрядов,такту, ио в счетчике 6 оказывается то появление кода числа 5 в счетчикод 01011, в счетчике 7 - 01001, а ке 8 означает, что цикл вычисленияв счетчике 8 - 00011. Единкчное, зна- окончен, т.е. код разности равныйченше младших разрядов приводит к 10 числу 28-10: 18 находится в счетчикахочередному сдвигу содержимого счет н 7, При этом появляется сигналбаков 6 и .7 и увеличеййш содержимого на выходе 13 признака окончания расчетчика 8, в результате чего код . боты устройства.в счетчике б равен .00101, в счетчике Технико-экономический эффект изоб 7 " 00100, а в счетчике 8 - 00100, 5 ретения заключается в повышении быЗдайииое состояние младшего разря- стродействия предлагаемого. устройстда уиенйааемого и нулевое состояние ва, поскольку вычитание единицы измвадюаго разряда вычитаемого приво- уменьшаеиого и вычитаемого произво"дит к занесению единицы на место дится толвко при комбинаЦЮю нх младетаршего разряда счетчиков 6 и 7, 20 ших разрядов 01, т.ев 1 й частисдвигу информации в этих счетчиках случаев, а не в 1/2, как у известнои увеличеййю содержимого счетчика 8, го устройства,оставитель В. ГороховехредИ, Гергель Корректор И.Иуска Рачкули Редак Тираж,699 ВНИИБИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р