Устройство для сложения и вычитания чисел по модулю

"ац,/ ЗОБРЕТЕНИ СА К АВТО РС ЛЬСТВ СВ(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1683012, кл. 6 06 Е 7/72, 1989.Авторское свидетельство СССРВ 1546977, кл. 6 06 Е 702, 1988.Авторское свидетельство СССР,г М 1633399, кл. 6 06 Е 7 П 2, 1984.О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ ЧИСЕЛ ПО МОДУЛЮ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах и устройствах, функционирующих в системе остаточных классов, Цель йзобретения - повышение быстродействия. Устройство. содержит счетчики 2, 8, блоки 4, 6, 13, 14, 19 элементов И, преобразователи 5, 24 прямого кода в дополнительный, блоки 7, 22 элементов ИЛИ, элемент запрета 12, 18, элементы ИЛИ 15, 17, 20, элементы И 16, 21, 1 ил, 2 табл,Изобретение относится к автоматике и вым входом третьего 17 элемента ИЛИ, вывычислительной технике и может быть ис- ход которого соединен с управляющими пользовано в вычислительных машинах и входами первого 12 и второго 18 элементов устройствах, функционирующих в системе запрета, тактовый вход 11 устройства соединен с информационным входом второгоЦельизобретения - повышениебыстро элемента запрета, выходы разрядов второго 8 счетчика соединены со входами разНа чертеже представлена структурная рядов первого входа пятого 19 блока схема устройства.10элементов И и с соответствующими входамиОна содержит 1 - первый информацион- второго 20 элемента ИЛИ, инверсный выход ный вход устройства, 2 - первый счетчик, 3 . которого соединен со вторым входом треть - второйинформационныйвходустройства, его 17 элемента ИЛИ и с первым входом 4 - первый блок элементов И, 5 - первый первого 21 элемента И, выход которого соепреобразователь прямого кода в дополни динен со вторым входом четвертого 14 блотельный код по модулю, 6 - второй блок ка элементов И, выход которого соединен с элементов И, 7 - первый блок элементов первым входом второго 22 блока элементов ИЛИ, 8 - второй счетчик, 9 - вход задания ИЛИ, выход которого соединен со вторым вычитания устройства, 10 - вход задания входом третьего 13 блока элементов И, выожения устройства 11 - тактовый вход 20 ходкоторого является выходом 23 устройст 1 устройства,12 - первыйэлементзагрета,13 ва выходы первого 12 и второго 8 - третий блок элементов И, 14 - четвертый элементов запрета соединены соответстблок элементов И, 15 - первый элемент венно с вычитающими входами первого 2 и ИЛИ, 16 - второй элемент И, 17 - третий второго 8 счетчиков, прямые выходы первоэлемент ИЛИ, 18 - второй элемент запрета, 25 го 15 и второго 20 элементов ИЛИ соедине - пятый блок элементов И, 20 - второй ны соответственно со вторыми входами элемент ИЛИ, 21 - первый элемент И, 22 - первого 21 и второго 16 элементов И, выход второй блок элементов ИЛИ, 23 - выход второго 16 элемента И соединен со вторым устройства, 24 - второй преобразователь входом пятого 19 блока элементов И, выход прямого кода в дополнительный код по мо которого соединен со входом второго 4. дулю, преобразователя прямого кода в дополниПервый 1 информационный вход уст- тельный код по модулю, выход которого соройства соединен с информационным вхо- единен со вторым входом второго 22 блока дом первого счетчика 2, второй 3 элементов ИЛИ.информационный вход устройства соеди Работу устройства удобно рассматринен с первым входом первого 4 блока эле- вать в двух режимах 1) режим определения ментов И и со входом первого 5 результата операции модульного вычитапреобразователя прямого кода в дополни- ния, 2) режим определения результата опетельный код по модулю, выход которого со рации модульного сложения. В первом единен с первым входом второго 6 блока случае присутствует сигнал на шине 9 и втоэлементов И, выходы первого 4 и второго 6 рой операнд в 8 двоичном коде через открыблоков элементов И соединены с соответст- тый первый 4 блок элементов И, первый 7 вующими входами и во ами первого 7 блока элемен- блок элементов ИЛИ устанавливается во тов ИЛИ, выход которого соединен с 45 втором 8 счетчике. Первый операнд А в двоинформационным входом второго 8 счетчи- ичном коде непосредственно поступает на ка, входы задания вычитания 9 и сложения установочные входы первого 2 счетчика, С 10 устройства соединены соответственно со тактового входа 11 устройства через первый вторыми входами первого 4 и второго 6 бло и второй 18 элементы запрета тактовые ков элементов И, тактовый вход 11 устрой импульсы поступают соответственно на выединен с информационным входом читающие входы первого 2 и второго 8 счет- первого 12 элемента запрета, управляющий чиков. Пусть для определенностивход которого соединен с первым входом тогда через В тактов содержимое второго 8 третьего 13 блока элементов И, выходы раз- счетчика станет равно нулю, При этом на рядов выхода первого 2 счетчикасоединены 55 инверсном выходе второго 20 элемента со входами разрядов первого входа четвер- ИЛИ будет сигнал, который поступит на пертого 14 блока элементовИ и а соответству- . вый вход первого 21 элемента И, на втором ющими входами первого 15 элемента ИЛИ входе которого присутствует сигнал. Сигнал инверсный выход которо;о соединен с пер- с инверсного выхода второго 20 элемента вым входом второго 16 элемента И и с пер- ИЛИ черезтретий 17 элемент ИЛИ поступитна управляющие входы первого 12 и второго 18 элементов запрета, прекращая поступление тактовых импульсов на счетчики 2 и 8, Одновременно сигнал с выхода первого 18 элемента И поступает на вторые входы четвертого 14 блока элементов И и результат операции ( А - В) через второй 22 блок элементов ИЛИ и далее через открытый третий 13 блок элементов И поступает на выход 23 устройства (на вторые входы третьего 13 блока элементов И поступает сигнал с выхода третьего 17 элемента ИЛИ), Если АВ, то результат операции - (А - В) щобв образуется на выходе второго 8 счетчика и для его коррекции необходимо провести операциюв -(А - В) гпобв которую осуществляет второй 24 преобразователь прямого кода в дополнительный код по модулю и результат операции по соответствующим цепям поступит на выход 23 устройства, Прекращение подачи тактовых импульсов на управляющие входы счетчиков 2, 8 производит в этом случае сигнал с выхода второю 16 элементов И.Во втором режиме работы присутствует сигнал на входе 10. В этом случае второй операнд В поступает на установочные входы второго 8 счетчика через первый 5 преобразователь прямого кодав дополнительный код по. модулю, который осуществляет унарную операцию (а - В), где а - модуль устройства. Дальнейшая работа устройства аналогично первому режиму,Рассмотрим примеры выполнения модульных операций вычитания и сложения при щ = 7. Пусть А = 5, В.= 3 и необходимо определить результат операции (А - В)аоб 7, Первый операнд А =101 в двоичном коде поступает на установочные входы первого 2 счетчика, Второй операнд В = 011 поступает на установочные входы второго 8 счетчика. С тактового входа 11 устройства поступают на вычитающие входы счетчиков 2, 8 три тактовых импульса. При этом на инверсном выходе второго 20 элемента ИЛИ, будет сигнал, который приведет к образованию сигнала на выходе первого 21 элемента И. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 17 поступит на управляющие входы элементов запрета 12, 18. Состояние первого 2 счетчика в этот момент времени будет 010,что соответствует числу 2 в двоичном представлении. Это значение по сигналу с выхода первого 21 элемента И через четвертый 14 блок элементов И, через второй 22 блок элементов ИЛИ, через третий 13 блок эле ментов И поступит на выход 23 устройства, Проверка: (5 - 3)гпоб 72 гпоб 7.Рассмотрим пример выполнения модульной операции сложения при том же модуле. Пусть А = 2, В = 3 и необходимо стояние первого 2 счетчика будет 000, а состояние второго 8 счетчика будет 010. Далее поступление тактовых импульсов сигналом с выхода элемента ИЛИ 17 прекращается. Сигнал с инверсного выхода первого 15 элемента ИЛИ приводит к образованию сигнала на выходе второго 16 элемента И,20 который открывает пятый блок элементов И и предварительный результат операции поступает на второй 24 преобразователь прямого кода в дополнительный код по модулю,25 который производит как и первый 5 преобразователь прямого кода в дополнительный код по модулю операцию (а - В)вобв, т,е. на выходе второго 24 преобразователяпрямого кода в дополнительный код по модулю 30 получим величину (7 - 2)тоб 7 = 5 гпоб 7. Зна 35 чение 101 пройдет на выход 23 устройства по соответствующим цепям. Это и будет результатом операции мОдульного сложения. Проверка (2.+ 3)воб 7.= 5 аоб 7.Техническое преимущество заявляемого изобретения в сравнении с прототипом 40 состоит в существенном повышении быстродействия выполнения модульных операций сложения и вычитания, ввиду уменьшения количества сдвигов для получения результата операции. Рассмотрим табл, 1, в которой для каждой пары операндов А и В (т = 7) запишем количество сдвигов для ее реализации в прототипе. В табл. 2 подобным образом отразим взаимосвязь между парой операндов и количеством необходимых тактов. Сравнение по быстродействию будем производить путем суммирования общего количества тактов табл,1 и 2Обозначим через М и й 2 сумму значений в клетках соответственно табл,1 и 2,тогда Й 1 = 112, а М 2 = 91, Выигрыш в быстродействии достигает 24,ПолохителЬиый эффект от внедрения данного изобретения состоит в том, что определить результат операции(А+ В)щоб 7.Первый операнд А = 010 в двоичном коде поступает на установочные входы первого 2 счетчика. Второй операнд В = 011 поступает на вход первого 5 преобразователя прямого кода в дополнительный код по модулю, с выхода которого В = (7 - 3)щоб 7 = 4 гпоб 7 поступает на установочные входы второго 8 15. счетчика. С тактового входа 11 устройствапоступают на вычитающие входы счетчиков 2, 8 два тактовых импульса, после чего со1810889 Таблица 2 Таблица 1 50 уменьшается стоимость машинной операции, повышается производительность средств вычислительной техники.Достоверность достижения поставленной целИ подтверждается конкретными примерами выполнения модульных операций сложения и вычитания при а = 7,Формула изобретения Устройство для сложения и вычитания чисел по модулю, содержащее первый и второй счетчики, с первого по третий блоки элементов И, первый преобразователь прямого кода в дополнительный код по модулю, первый блок элементов ИЛИ, первый элемент запрета, первый и второй элементы И, причем первый информационный вход устройства соединен с информационным входом первого счетчика, второй информационный вход устройства соединен с первым входом первого блока элементов И и с входом первого преобразователя прямого кода в дополнительный код по модулю, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов И, выходы первого и второго блоков элементов И соединены с соответствующими входами первого блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, входы задания вычитания и сложения устройства соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков элементов И, тактовый вход устройства соединен с информационным входом первого элемента запрета, управляющий вход которого соединен с первым входом третьего блока элементов И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит с первого по третий элементы ИЛИ, второй элемент запрета, четвертый и пятый блоки элементов И, второй преобразователь прямого кода в дополнительный код по модулю и второй блок элементов ИЛИ, причем выхо ды разрядов выхода первого счетчика соединены с входами разрядов первого входа четвертого блока элементов И и соответствующими входами первого элемента ИЛИ, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго элементов запрета, тактовый вход устройства соединен с информационным входом второго элемента запрета, выходы разрядов выхода второго счетчика соединены с входами разрядов первого входа пятого блока элементов И и соответствующими входами второго элемента ИЛИ, инверсный выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом, четвер того блока элементов И, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего блока элементов И, выход которого является выходом устройст ва, выход первого и второго элементов запрета соединены соответственно с вычитающими входами первого и второго счетчиков, прямые выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответствен но с вторыми входами первого и второгоэлементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом пятого блока элементов И, выход которого соединен с входом второго преобразователя прямого кода в дополнительный код по модулю, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов ИЛИ.