Устройство для вычитания

0 и И С Д Н И Е ,ВЦ 24 ЕИЗОБРЕТЕНИ Я Сеюз Северских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.03.81(51) М, Кл,а6 06 Г 7/50 С;ъ г р пе лелем иаебретеиий и еткрытий(72) Автор изобретения В. Л. Баранов Ордена Ленина институт кибернетики. АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для вычитания двух двоичных чисел.Известны устройства для вычитания, собранные на двух регистрах (уменьшаемого и вычитаемого) и одноразрядном вычитателе на три входа 11.Недостатком таких устройств для вычитания является сложность реализации вычитателя.Известны более простые устройства для вычитания, в которых отсутствует вычитатель, а функцию вычитания выполняют одноразрядный сумматор на три входа и два триггера 2. Недостатком этого устройства для вычитания является относительная сложность схемы сумматора на три входа,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для вычитания, содержащее два регистра и триггер, соединенный единичным выходом с первым входом первого элемента И, нулевым выходом - с первым входом второго элемента И, единичным входом - с выходом первого элемента задержки, соединенного входом с выходом второго элемента И, соединенного вторым входом с вторым входом первого элемента И и выходом первого регистра, соединенного входом с выходом первого элемента И, причем выход второго регистра соединен с первым входом трстьего элемента И и с входом элемента НЕ, соединенного выходом с первым входом четвертого элемента И, соединенб ного выходом с первым входом первогоэлемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом третьего элемента И и выходом - с входом второго регистра, причем нулевой выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, единичный выход - с вторым входом четвертого элемента И, нулевой вход - с выходом второго элемента задержки, соединенного входом с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым входом с выходом второго регистра и вторым входом - с шиной сброса 3.Целью изобретения является упрощениеустройства.Достигается это тем, что в устройстведля вычитания, содержащем два регистра и триггер, соединенный единичным выходом с первым входом первого элемента И, нулевым выходом - с первым входом второго элемента И, единичным входом - через первый элемент задержки с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и выходом первого регистра, соединенного з 0 входом с выходом первого элемента И, при3 а. 1 ем вход в 1 орого регистра соединен с выихО 031 и ЗьОГО1031 ГЗНТ 2 Тиис 13 иыи 30 1,которого сосд 1 сн с выходом рс .о лсмспа 1, сосдпсиного ИС 1313 ым ьход 03113 ыходом и 03 ОГО 13 сИ 10132 и сРБь 1 и. ОД 031ПОР 010 Э,1 смс 1 п 2 " Й, сосД;И 1 сииОГО 13 торым входом с шипо; Сороса, сдш шьшБЫХОД трШЗГСра СОСдШ 1 СП С БтОрЫМ ВКОдОМпервого элемента11 Р 1, иулсвоп выходтриггера сосдш 1 сп через итороп .-.Смеп заДЕР 3,и С БТО 3 Ы 1 БХОДОМ ТРСТСГО Э,1 С 11 Щ 1- та1, И 3 леио 1 вход триггера со;ипсн сБЫ Одом БО 301 О ЭЛСМСНаТ Г,и чс 13 Гсже из 00132 жс 12 с рукту 13 иая схс 312 )сгроГстиа для вычи апш,,3 сропстьо Д, вы 3 пашгя "одср 3 кпт дварегистраи 2, триггер 3, три д 3 ухвходоБЫХ ЭЛСМС 1 Та 1 - - 3, ДБа ДБУ 3 БХОДОБЫ 3Э 1 СХСП 1 а 11И 5, ДБа ЭЛС 3 СГгс ЗаДС 13 жкп и и И, шипу сороса 1.3 ХОД ре 1 пегра ПОдкипОСи ВЫХОдуэле 31 С 1 гга в 4, Зход регистра 2 1 юдк,почснк выходу элемгипа Б 1,13 l, иериыи ьход кото 300 одк.иоч.и к БыхОДу э,1 см;пт 2 И 3.ршср 3 подклю 3 сн с ш 1 ипи:1 выходом к псрвоъ 1 у 1 ходу Э 31 с 31 спа Р ч и БтоРОМУ ВХОДУ ЭЛЕМСНта Й.И (, НУи 1 ЕБЫМ ВЫходох; к первому входу элемента Р 5 иБКОду элех 1 еита задс 13 жкпО, е,ип 1 ИымиХОДОМ - К ВЫХО у ЭЛСМСНта Задср 5 КК 9,пу.еиых 1 входом - к выходу Э,1 смснтаР 1,33 Р 3.3 Ы,од регистра 1 13 одключеп к вторымвхода 3 э;см;пои 1 4 и д, 3 ыход 13 СГНСТРаподкиноеп к Срвым входам элементово и Р.1 И 8.3 ыхо Элеме 1 па Р 3 подк;почен к ьходуэ.схопта задсракки 53. 15 Орои вход э,1 смспта 13 0 иодклочсн к выходу элемента задержки 3, Т 3 Орои вход э,Сме 1 па 1.1 Р 8ь 01 л 10 сп 1; шипе сороса 11,,3,тропстио для вы 1 Гапп 51 раоотает сле 0032 З 031, Ь 1 с.о Иом состояниириггср о сгаиавлИ 3 асгс Б нулевое соС051 ППС СИ 1 НаЛОМ, ИОСТ 3 ПаЮЩПМ 10 Ш 1 НЕ00130 са 11.регютр 1 по сии:.ронизируОщи 31 И 313 ЛЬСа 31 Т 21 ТОБО 1 ЧНСТОТЫ 10 СЛСД 0132 ТСЛЬпо, па 1;1 ая с мадших разрядои, заиисыБаеС дВО;ЧНЬШ КОд БЫЧИтаЕМОО; и регистр 2 - двоичный код уыспьшаемого посии.ропизиру 10 щх Импульса 31, задсржани ы 31 и 2 и 031 и с 3 под 2 Огп О сите, ы 10 с и И 3 Р 0 ш;зирующих имульсои регистра 1.11 а ш 1 шу сороса 1 поступает серия време:шых сигналов, совпадающая по времени с момсПом считываш;я с выхода регистра 2 последнего д-го разряда.1 ак как Б исходном состо 5 нп 1 и Григгср 3находится Б нулевом состоянии, то элементы 11 5 и И б открыты его пулевым выходом и элемент И 4 закрыт его единичнымвыходом и па втором входе элемента ИЛР7 действует нулевой сигнал. Злемент задержки 10 задсржиьаст псрспады на пулсО 1 Б 30 35 00 а 5 О 40 50 а 60 Бс 3 выходе Г 13 И 1 Г 13 2 3 1 2 вр с 3151 сСтьи 51ТаГО 3010 ИМ.УГ 1 ЬСа И Б Са 1 ИССКО 31 СОСТО 51- ПИ 11 133 и 013 аП 3,и 010 С ИС Н 3.СБО о ьыхо,а 11311ра 3 1 а В ГО 30Бхо,1, э.1 е,Оиа Гс.ь 1 О, а 1 Иа 1 с хи 11 шс 0 132 ЗР 51 да,Боь Иыи код у 31 сиьшасмого, которы, черезэлемент Р 1 6, отр 1,.БИу,свыз БыодомГ 13 Ь 10132,Э, И Э,1 СМСП 1 и 7 ОС 1 у.,ае 1 1.2Б.0рсГис 1132 а,1 ак;131 00132 З 031, 1,2 ДИс 132;1351 1 ы Умсиьшас 3.ОГО с 3 сиисыва 10 Гс 51 Осз зсСипя сБыхо а регистра 2 на его в.од до 1 сх иор,1 Ока 13 И 1 тсрис 013 с ст и с ИпНное СОс. ояшс.1 р;п 3 гср 3 устапошпся Б е 1 нИое состояпис псрио 1 м"адшс.:1 сдицен двои 1 НОГО 1 Ода Бы 1 итас 310 ГО, кото 3251 с Вы.одарегистрачерез элемент и о, открытыиус 0.3 ым выходом трш 3 гсра 3, посту 11 ает насдиипчиы вход тр 1 ГГера 3 1013 сз эгСмсптЗадер 31 К 9, КО 031,1 За СржпиаСТ БЫХОД.имп 1 ьс рс 1 от 32Иа Б 13 смя с 10 дс 1 ст БИ 51.Т 3 результате тр 1;ггср 3 перейдет в сдпНПНОЕ Соотоянпс ОлКо ПОСЛС ОКОПЧа;И 51дсСтиия импульса сд шицы, Быштаемого1 а выходе регистра . =3 тим 00 ссис 1 иваетс 51 сти 132 Ис 01330 и с 1.Н 11 цы ко а Вы 1 и 12 емоо с пом 01 цыо э 3 Сзсп 12 11 4, закрытогоединНым 13 ыходом т 3 иГГс 132 3,1 осле перс.,ода тр игера о в сд 1 шишоеСОСТ 051 ППС ЭиСМСИ 10 З 2 КРЫ 13 ас 1 С 51 ЕГО НУ,1 е 13 ым БыхОДОМ,элс 31 с 1 п 11 4 открывается его сдипичпых 1 выходом.1 динииыи спгиа 31 с с,инп 1 нОГО Бы,одатршггсра 3 посту 1 аст через элемент Р 1.1 И7 па вход регистра 2, оосспешвая записьсдиничиых кОдОВ Б 1323351 ды уменьшаеОГО,КОТОрЫС СГЕДОт Осне ПерВОИ СдИШ;цЫ ВЫнт 2 смОГО и Б КОт 013 ы.з 2 ипс 1 п ну,1 сВОИкод.Б это время разряды Бычитаемого псреШ 1 СЫВаЮтся ОЕз изСнепи чсРез элементР 4, открьпьш сд и шым выходом тршгера 3, с Бы: ода регисграИа его вход.ак ОудСт иродо,жаться до тех пор, покапа Бы: оде рс:истра 2 нс появится изшульсСд П 3 пцЫ у:СПЬШае.ОГО, КОтОрЫП ЧЕРЕЗ ЭЛЕРа 111 5 ИОСГуьаст Па 1 Г 3.1 СБ 01 ВХОДтри 1 тера 3 и уста.овит его в нулевое сосг 051 нпс. 13 ср сход т 1311 ГГс 132 3 В пулевое СОсгояпис приведет к зашрашио элсмс 1 па И.4 п отш;раи; о элсмепа И 5, а также снимает едишчныи сигнал на втором входеэлемента И,1 7, 13 Иу,1 ьс едишцы уменьшасмого с выхода регистра 2 через элементИ 3 пе И 1 О 1 дст, так К 21 элел 1 снт задс 13 жки10 ооеспечиваст задсржк; пе 13 енада на нулевом выходе триСра 3 1 а время дейстБИ 5 импульса на выходе репстра 2, 110 этому после перехода триггера 3 Б нулевоесостояние в течешс времеш действия импульса сдшшцы умсиьшасмого на выходерегистра 2 на выходе элемента задержки 10 деиствует нулевой сигнал единичного (предыдущего) состояния триггера 3, которыи по второму входу поддерживает элемент И 6 в закрытом состоянии,1 аким оОразом, обеспечивается стирание первои единицы двоичного кода уменьшаемого после первой единицы вычитаемого.1 риггер 3 вернулся в исходное состояние, элемент И О откроется после стирания первои единицы уменьшаемого и, следовательно, устройство для вычитания вернулось в исходное состояние, с которого начиналось рассмотрение его работы,Дальнеишая работа устройства для вычитания аналогична.Двоичный код уменьшаемого переписывается без изменения через элемент И 6 и ИЛИ 7 с выхода регистра 2 на его вход до первой единицы вычитаемого, которая переводит триггер 3 в единичное состояние, ооеспечпвая этим запись единичных кодов в нулевые разряды уменьшаемого до первои единицы уменьшаемого на выходе регистра 2, которая возвращает триггер 3 в нулевое состояние и Олагодаря задержке элементом 10 перепада на нулевом выходе триггер 3 стирается, Единицы кода вычитаемого, которые переводят триггер 3 в единичное состояние, стираются, а единицы кода вычитаемого при единичном состоянии триггера 3 переписываются с выхода с регистра 1 на его вход через элемент И 4. Процесс вычисления повторяется до обнуления регистра вычитаемого. Один цикл вычислений разности занимает время перезаписи всех разрядов двоичных кодов вычитаемого и уменьшаемого с выхода регистра 1 на его вход и с выхода регистра 2 на его вход соответственно. Максимальное время вычислений в предложенном устройстве для вычитания занимает два цикла, во втором цикле оорабатываются все единицы кода вычитаемого, не стертые в первом цикле.После обнуления регистра 1 триггер 3 будет находиться в нулевом состоянии, а в регистре 2 зафиксируется двоичный код разности, который будет рециркулировать оез изменения через элементы И 6 и ИЛИ 7 с выхода регистра 2 на его вход.Если уменьшаемое меньше вычптаемого, фиксируется в дополнительном виде разность,Знаковые разряды уменьшаемого и вы 10 15 20 25 30 35 40 45 50 читаемого обрабатываются наравне с дру. гимн разрядами кодов.Гехнические преимущества предлагаемого устройства для вычитания по сравнению с прототипом заключаются в сокращении логических элементов. Действительно реализация прототипа треоует два регистра, триггер, два элемента задержки и семь логических элементов, элемент НЕ, четыре элемента И и два элемента ИЛИ.Реализация предложенного устройства для вычитания треоует также два регистра, триггер и два элемента задержки, но вместо семи логических элементов всего нять 1 трп элемента 11 и два элемента ИЛИ). 1 акпм ооразом, количество логических элементов сократилось на 28,5 О/О по сравнсншо с прототипом. Формула изобретенияУстропство для вы штания, содержащее два регистра и триггер, соединенный единичным выходом с первым входом первого элсмспта И, пулевым выходом - с первым входом второго элемента И, единичным входом через первьш элемент задержки - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента 11 и выходом первого регистра, соединенного входом с выходом первого элемента И, причем вход второго регистра соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первьш вход которого соединен с выходом третьего элемента И, соединенного первым входом с выходом второго регистра и первым входом второго элемента ИЛИ, соедпшенного вторым входом с шиной сороса, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, едшшчный выход триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, нулевоп выход триггера соединен через второй элемент задержки с вторым входом третьего элемента И, пулевоп вход триггера соедпшсп с выходом второго элемента ИЛИ.Источники информации,принятые во внимание прп экспертизе 1. Справочник по вычпслптельноп технике, под ред. Б. П. Малиновского, спев, 1 ехника, 1974, с. 188, рпс. 4,26, б.2. Авторское свидетельство СССР435523, кл. 6 06 Е 7/385, 1973.3. Авторское свидетельство по заявке2586372/18-24, кл, 6 06 Г /50, 1978 (прототип).