Устройство для сложения и вычитания чисел

Союз Соввтеккз Социалистических Реснублки(51) М. Е 0-1592 ЛЕОВ Г 7/385 рисоедииеиием заявкивеудвретееннь 1 н емнтетВаввтв Мнннс 1 ров СВВРпо делам нзоеретеннйи етрлнй(ОВВ,(45) Дата опубликования описания 17.02,78, И, Жабин, В, И. Корнейчук и В, П,. Тарасенко Киевский ордена Ленина политехнический пституг п.теди50-летия Великой Октябрьской сациа;шстпческой револк 1 ппп) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИУ И ВЬР 1 ИТАНИ 1 ЧИСГЛ дах,Наиболее б к предпагаемо сложения и вь вую и вторую три элемента три триггера, выходами уст лизким техническим реш му является устройство вычитания 121, содержащее группы из трех элемент ИЛИ, пятиразрядный сум выходы которых соедине ройства, первый вход пер ением . для 2 ерматор,ны св ого 25 Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть примененов цифровых вычислительных машинах, вычислительных средах и специализированныхцифровых устройствах,Известны устройства для сложения и вычитаниячисел 111, построенные на основе одноразрядного сумматора и оперируюшее с числами, представленными последовательнымкодом. Однако такие устройства не позволяютформировать последовательный код результата со старших разрядов да поступлениявсех разрядов операндов, Это приводит кснижению быстродействия в тех случаях,когда операнды формируются вне устройства со старших разрядов, а также при использовании устройств в вычислительных срериггера подключен к выходу третьего разряда сумматора, входы первых трех разрядов которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первые входы элементов 11 Л через элементы И первой группы подключены к шинам первого слагаемого, а вторые входы элементов ИЛИ через соответствуюнп элементы И второй группы подключены к ши нам второго слагаемого, две управлжошие шины устройства соединения соответственно со вторыми входами элементов И первой и второй группы, а третья управляющая шинас управляюшими входами ,триггеров, Однако такое устройство имеет невысокое быстродействие при сложении и вычитании чисел, поступающих на его входы поразрядно, начиная,со старших разрядов.Белью изобретения является увеличение быстродействия устройства.Поставленная цепь достигается тем, что1устройство содержит три элемента НБ, дополнительную группу из трех элементов И и триггер настройки, один выход которого подключен к третьим входам элементов И ервой группы, а второй - к первым входамэпементов И допопнитепьной группы, вторыевходы элементов И допопнитепьной группычерез соответствующие эпементв НЕ подкпючены к информационным шинам второгослагаемого, а третьи соединены с первойуправляющей шиной, причем третья управляк 1 щая шина подклю;зна к управляюшему входу сумматора, входы трех старших разрядовсумматора соединены с выходом первогоэлемента ИЛИ, выходы четвертого н пятогоразрядов сумматора подключены соответственно ко входам второго и третьего триггеров, а выходы элементов И дополнительнойгруппы соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ.15На чертеже изображена структурная схемаустройства дпя сложения и вычитания чисел,Устройство содержит пятиразрядный сумматор 1 накапливающего твпа, имеющий цепи 20сдвига и цепь циклического переноса иэстаршего разряда в младший, элементы ИЛИ2, первую группу эпементов И 3, шины 4первого спагаемого, триггеры 5 и выходныешины 6, Выходы трех старших разрядов 25сумматора 1 подкпючены к информационнымвходам триггеров 5, выходи которых соединены с выходными шинами 6, Ко входамтрех старших, разрядов сумматора 1 подкпючен выход первого эпемента ИЛИ 2, а вы- ЗОходы второго и третьего элем нтов ИЛИ 2подведены соответственно ко входу второгои первого разрядов сумматора 1, Первыевходы элементов ИЛИ 2 через эпементы И3 первой группы соединены с шинами 4 пер- З 5ього спагаемого.Устройство также содержит вторую группу элементов И 7, допопнительную группуэлементов И 8, эпементЫНЕ 9, триггер 10,анны 11 второго сМгаемого и управляю Ощие шины 12. Шины 11 второго спагаемсго через элементы И 7 второй группы подкаочены ко вторым входам эпементов ИЛИ 2а также через эпементы НЕ 9 и эпементыИ 8 допомнитепьиой.группы подведены ктретьим входам элементов ИЛИ 2. Один выход триггера 10 соединен со.вторыми входами элементов И 7 втора группы, а другой - со вторымн входами эпементов И 8дополнитепьной группы, Первая управляющаяшина 1 2 подключеие ко вторым входамэпементов И 3 иереей группы, вторая управпяющая шина 1 2 соединена с третьимивходами эпемеитов И 7, и 8, а к тактирукь 55щим входам триггеров 5 и к управляющемувходу сумматора 1 подключена третья управщаощая шина 12, Цепи сдвига сумматора1 обеспечивают подкпючение выхода первого разряда ко входу второго, выхода второго разряда ко входу третьего и выхода пятого разряда ко входам первого и четвертого.В устройстве для предс,авпения операндов испопьзуется симметричная избыточнаядвоичная система счиспения с цифрами 2,1,01,2,Пифры 2,1,1 и 2 кодируются сЬответственно тремя разрядами неизбыточного двоичного кода 101, 110, 001 и 010,а цифре 0 соответствует код 000 нли 111.Перед выполнением операции спожениятриггер 10 устанавливается в единицу, атриггеры 5 и все разряды сумматора 1устанавливаются в нупевое состояние. Слагаемые на входы устройства поступают состарших разрядов, причем к начапу каждогого цикла вычисления на шины 4 первогослагаемого поступает код 1-го разряда первого слагаемого, а на шины 11 второго слагаеЬмого поступает код-го разряда второгослагаемого. В процессе сложения эпементйИ 8 допопнитепьной группы закрыты триггером 10, В каждом цикпе сложения науправпяющие шины 12 поочередно поступаютуправпяющие сигналы. Первый управпяющийсигнал открывает зпемейты И 3 первой груп. -пы и код очередного разряда первого слагаемого через элементы И 3 и элементыИЛИ 2 поступает на входы сумматора 1,в котором суммируется с кодом этого сумматора. Затем управпяющий сигнал, сигналпоступающий на вторую управляющую шину12, открывает эпементы И 7 второй группыи к содержимому сумматор прибавляетсякод очередного разряда второго слагаемого,присутствующий на шинах 11 второго слагаемого. В процессе суммирования сигнал переноса с выхода старшего разряда сумматора1 поступает на вход цепи переноса младшего разряда этого сумматора. По управпяющему сигналу, поступающему на третьюуправпяюшую шину 12, осуществляется сдвигсодержимого сумматора 1 При сдвиге кодпервого разряда сумматора 1. переписывается во второй, код.второго разряда - в третий, а код пятогоразряда - в первый и четвертый разрядиЗначение пятого разрядапри сдвиге не изменяется. Одновременносо сдвигом в триггеры 5 переписываютсякоды трех старших разрядов сумматора 1,которые и являются кодом очередного разряда результата,Перед выполнением операции вычитаниятриггер 10, устанавливается в нулевое состояние. В этом случае в процессе вычиспения эпементы И 7 второй группы будуг закрыты. В режиме вычитания устройство работает также, как и в режиме спожения.Отпичие составпяет лишь то, что по второмууправпяющему сигналу открываются элементты И 8 дополнительной группы и в суммато 5980725 Формула изобретения Устройство для сложения и вычитания чисел, содержащее первую и вторую группы из трех элементов И, три элемента ИЛИ пятиразрядный сумматор, три триггера, выходы которых соединены с выходами устройства, первый вход первого триггера подключен к выходу третьего разряда сумма 40 ре 1 осуществляется суммирование содержимого суммат ра с инверсным кодом очередного разряда вычитаемого, присутствуюшего на шинах 11 второго слагаемого. Инверсию кода очередного разряда вычитаемого осушест- вляют элементы НЕ 9.Разряды операндов, поступающие в устройство в-м цикле, имеют вес , а разряды результата, ормируюшиеся в ,-м ци 3-(ле, имеют вес 2; Следовательно, для получения результата с точностью 2 необходимо выполнить т,+2 циклов вычисления. Операнды в устройстве могут быть представлены и неизбыточным двоичным кодом, так как 10 Ц ( 2,1,0,1,2.Таким образом в устройстве совмещаются процессы поразрядного ввода операндов и формирования результата. Это сокращает время вЫполнения операции сложения (вычитания) чисел, формирующихся вне устрой а ства со старших разрядов. Одинаковая форма представления операндов и результата позволяет также эффективно использовать данное устройство в комплексе.с устройствами, допускающими такую же форму пред ставления информации, для быстрого выполнения последовательности нераспараллеливаемых операций путем поразрядного вычисления промежуточных результатов, начиная со старших разрядов. тора, входы первых трех разрядов, которогосоединены с выходом первого элемент ИП 1,первые входы элементов ИЛИ через элементы И первой группы подключены к шинампервого слагаемого, а вторые входы элементов ИЛИ через соответствующие элементы И второй группы подключены к шинамвторого слагаемого две уцравляюшие шиныустройства соединены соответственно совторыми входами элементов И первой и второй группы, а третья управляющая шина -с управляющими входами триггеров, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, устройство содержит три элемента НЕ, дополнительную группу из трех элементов И и триггер настройки,один выход которого подключен к третьимвходам элементов И первой группы, а второй - к первым входам элементов И дсполнительной группы, вторые входы элементов И дополнительной группы через соответствующие элементы НЕ подключены кинформационным шинам второго слагаемого, а третьи соединены с первой управляющей шиной, причем третья управляющая шина подключена к управляющему входу сумма.тора, входы трех старших разрядов сумматора соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выходы четвертого и пятого разрядов сумматора подключены соответственно ко входам второго и третьего триггеров,а выходы элементов И дополнительной группы соединены с саответствуюшими входамиэлементов ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР % 387631, кл. О 06 Р 7/385, 19712. Патент США М 3083910, кл. 235- 165, 1971.598072 оставитепь В. Жаби ктор М, Трофимова Техред 3. фанта Карректо раси Закаэ 1237/40 ИНИИПИфипиап ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4 Тираж Государственно по делам иэ 3035, Москва, 826 Подписное о комитета Совета Минист ретений и открытий -35, Раушская набд, 4/