Устройство для сложения и вычитания чисел по модулю

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1820379 5 6 06 Е 7/7 ОПИС АВТОРСКОМ СР ИДЕТЕЛ ЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1247868, кл. 6 06 Г 7/72, 1985.Авторское свидетельство СССР Ь 1257643, кл. 6 06 Р 7/72, 1984,(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 изобретения - упрощение устройства, Цель достигается за счет реализации операций модульного сложения и вычитания при помощи одного преобразователя 20 кода числа в дополнительный код по модулю путем введения третьего элемента ИЛИ 27, пятого 24 и шестого 22 элементов И, первого 23 и второго 28 элементов НЕ, преобразователя 20 кода числа в дополнительный код по модулю, шифратора 29 в устройство, содержащее дешифратор 2, первую и вторую группы элементов И 3,4, кольцевой регистр 17 сдвига, элементы И 12, 13, 15, 16, группу 8 элементов ИЛИ, приемный регистр 9, схему 10 сравнения, счетчик 11, дешифратор 18, группы 7 и 21 элементов И. 1 табл.,1 ил,1 фИзобретение относится к автоматике и устройства, 15 - четвертый элемент И, 16 - вычислительной технике и можетбыть ис- третий элемент И, 17 - кольцевой регистр пользовано в вычислительных машинах и сдвига,18-второйдешифратор,19-второй устройствах, функционирующих в системе элемент ИЛИ, 20 - преобразователь кода остаточных классов, 5 числа в дополнительный код по модулю,Цель изобретения - упрощение устрой - четвертая группа элементов И, 22 - ства. шестой элемент И, 23 - первый элемент НЕ,Сущность изобретения состоит в упро - пятый элемент И, 25 - вход операции щении устройства за счет исключения из вычитания устройства, 26- вход операции схемы трех сумматоров по модулю е, шести 10 сложения устройства, 27 - третий элемент групп элементов. И, группы элементов ИЛИ,ИЛИ, 28 - второй элемент НЕ, 29 - шифразлемента ИЛИ, умножителя частоты и их тор,30-выходустройства,31 - входуправлогических связей при сохранении всех ления устройства.функциональных и технических возможно- Первый информационный вход 1 устстей устройства пуем введения двух инвер ройства подключен к входу первого дешифторов, двух элементов И, одного элемента ратора 2, выходы которого подключены к ИЛИ, шифратора. Обозначим через Й+= В- .первым входам соответствующих злеменположительный сдвиг на В разрезов содер- тов И 3 первой группы. Выходы элементов жимого КСР. Рассмотрим связь проводимой И 4 второй группы соединены с соответствумодульной операции расположения второго. 20 ющими входами первого элемента ИЛИ 5, а операнда (В), минимальное количество первые входы элементов И 4 второй группы сдвигов КСР, необходимое для получения соединены с соответствующими выходами результата, и направление сдвига. Получен- кольцевого регистра 17 сдвига, Второй инные результаты представлены в таблице, формационный вход 6 устройства соединенЭта таблица может быть. реализована 25 с первыми входами элементов И третьей при помощи только одного преобразовате- . группы 7. Выходы элементов ИЛИ группы 8ля кода числа в дополнительный код по мо- соединены с информационными входами дулю, Дальнейшее упрощение устройства приемного регистра 9, выходы которого совозможно уменьшением количества выхода единены с первыми информационными входешифратора операнда В вдвое, т.е. пред дами схемы 10 сравнения. Вторые ставлять в унитарном коде только информационные входы последней соедиа - 2нены с выходами суммирующего счетчика- 211, вход которого соединен с выходом втбранда В реализовать с помощью.инвертора. рого элемента И 13. Выход схемы 10 сравПоложительный эффект от внедрения 35 нениясоединенспервымивходамипервого изобретениясостоитвупрощенииустройст и второго 13 элементов И, с вторыми ва: уменьшении количества оборудования и входами элементов И 4 второй группы. Такупрощении количества логических связей товый вход 14 устройства соединен с вторымежду элементамиустройства; повышении ми входами первого 12 и второго.13 эффективности использования оборудова элементовИ, Первыйвходтретьегоэлеменония. Данное обстоятельство позволяетта И 16 соединен с первым входом четвер- уменьшить стоимость операции модульного того элемента И 15, выходы третьего 16 и сложения и вычитания, а.также уменьшить четвертого 15 элементовИсоединены соотстоимость всего устройства. ветственно с входами сдвига вправо содерТехническое преимущество изобрете жимого кольцевого регистра 17 сдвига и с нйя состоит в упрощении устройства; что входом сдвига влево содержимого кольце- повышает надежность устройства сложения вого регистра 17 сдвига. Выходы элементов и вычитания по модулю в. И 3 первой группы соединены с третьимиНа чертеже представлена структурная входами соответствующих элементов И 4схема устройства, где 1 - первый информа- второй гру и В од Орвторой группы. Выходы (О у второго ционный вход устройства, 2 - первый де- щр)" гр" " " од "- 2 у шифратор, 3 - первая группа элементов И, дешифратора 18 подключены к входам вто - вторая группа элементов И, 5 - элемент рого элемента ИЛИ 19. Второй информаци- ИЛИ, 6 - второй информационный вход ус- онный вход 6 устройства подключен к входу тройства, 7 - третья группа элементов И, 55 второго дешифратора 18 и к входу преобра - группа элементов ИЛИ, 9 - приемный зователя 20. кода числа в дополнительный регистр. 10 - схема сравнения, 11 - сумми- код по модуле, выход которого подключен к рующий счетчик, 12 - первый элемент И, первым входам элементов И четвертой груп - второй элемент И, 14 - тактовый вход пц 21. Выход второго элемента ИЛИ 19 соединен с первым входом шестого элементаИ 22, вторыми входами элементов И третьей группы 7 и с входом первого элемента НЕ 23, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 24 и вторыми входами элементов И четвертой группы 21. Вторые входы пятого 24 и шестого 22 элементов И являются соответственно входами ,операций вычитания 25 и сложения 26 устройства, а выходы пятого 24 и шестого 22 элементов И соединены с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ 27, выход которого соединен с втдрым входом третьего элемента И 16 и входом второго элемента НЕ 28, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 15. Выходы элементов И третьей 7 и четвертой 21 групп соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ группы 8, Выход первого элемента И 12 соединен с первым входом четвертого элемента И 15, выход первого элемента ИЛИ 5 соединен с входом шифратора 29, выход которого является выходом 30 устройства, Вторые входы элементов И 3 первой группы соединены с входом 31 управления устройства,Устройство работает следующим образом,Преобразователь 20 кода числа в дополнительный код по модулю инвертирует по модулю а (а - модуль устройства) входного операнда В. В момент поразрядного совпадения состояний соответственно приемного регистра 9 и суммирующего счетчика 11 схема поразрядного сравнения вырабатывает сигнал совпадения. Количество двоичных разрядов кольцевого регистра 17 равно количеству возможных остатков по исходному модулю е.Пусть необходимо определить (А - В) воб а (присутствует сигнал входа 25 операции вычитания), Исходное состояние устройства; нулевое состояние регистров 9, 17 и суммирующего счетчика 11. Операнд А перед началом работы по сигналу с входа 31 управления записывается в унитарном коде в кольцевой регистр 17 сдвига в виде единицы в соответствующий разряд, Через нулевой информационный вход 1 поступает первый операнд А, а через второй информационный вход 6 в двоичном коде поступает второй операнд В. Преобразователь 20 кода числа в дополнительный код по модулю преобразует число В в гп - В. Первый дешифратор 2 преобразует операнд А из двоичного кода в унитарный и соответствующий сигнал поступает на определенный элемент И 3 первой группы, Операнд В поступает на первые входы элементов И третьей группы 7, а на первые входы элементов И четвертой группы 21 поступает операнд е-В. Второй дешифратор 18 преобразует второй операнд В из двоичного кода в унитарный, если 0 В 2, т,е. количество выходовс ( ф5второго дешифратора 18 равно - . ПустьП) 20В2, тогда с выхода второго элемента ИЛИ 19 поступает сигнал на вход 10 шестого элемента И 22 и на вторые входыэлементов И третьей группы 7, обеспечивая прохождение второго операнда В и двоичном коде через элементы ИЛИ группы 8 в приемный регистр 9, На выходе третьего 15 элемента ИЛИ 27 сигнала нет и, следовательно, на вход четвертого элемента И 15 поступает сигнал. С тактового входа 14 на входы открытых элементов И 12 и 13 поступают импульсы. С выхода элемента И 12 20 через открытый четвертый элемент И 15 навход сдвига вправо содержимого кольцевого регистра 17 поступает последовательность из В импульсов, В момент совпадения состояния суммирующего счетчика 11 и п ри емного регистра 9 схема 10 сравнения выдает сигнал, который закрывает элементы И 12, 13 и открывает соответствующий эле-.мент И 3 первой группы и элемент И 4 второй группы, через который состояние 30 регистра 17 (установившееся после сдвигана И+= В) через первый элемент ИЛИ 5 поступает в унитарном коде (результат операции) и далее через шифратор 29 (в двоичном коде) на выход 30 устройства. При 35 а. -Вгп - 1 выходной сигнал первого2элемента НЕ 23 поступает на вход элемента И 24, а также на вторые входы элементов И четвертой группы 21. С выхода преобразо вателя 20 кода числа в дополнительный кодпо модулю значение гп - В через группу 8 элементов ИЛИ поступает в приемный регистр 9. Сигнал с выхода элемента И 24 через элемент ИЛИ 27 открывает элемент И 45 16, а с. выхода элемента И 12 на вход сдвигавлево содержимого регистра 17 поступает последовательность из т - В импульсов, Сдвигая на Й= (гп - В) разрядов единицу в содержимом регистра 17, после чего пол ученный результат через вторую группу элементов И 4, элемент ИЛИ 5 и шифратор 29 поступает на выход 30 устройства.Если необходимо определить результатоперации(А+ В) юпоб гп (присутствует сигнал 55 входа 26 операции сложения), то в этом случае работа устройства аналогична определению результата операции модульного сложения при изменении направления сдвига кольцевого регистра 17 сдвига на1820379 р 1, Пусть неоат операции=2, В =4(Аиода 31 управло состояние бходимо опреодульного вы- В - операнды). ния в регистре Приме делить резуль читания для А Посигналус в 17 установлен с выхода ент И 16. исано 5 - льно, проистра 17 в 1). Состоопрео слоы). Так емент одучисла - 5изобретесостоит в ойства за умматоров ов И, групит.д. прих и технипутем ввепротивоположное для данного второго операнда В,Рассмотрим примеры конкретного выполнения операции для в "5. В этом случае исходное состояние кольцевого регистра 17 сдвига можно схематично представить в виде Так как -В 5-1, то сигнал5.2.элемента ИЛИ 27 открывает элем В приемном регистре 9 будет зап 4 = 1 в двоичном коде, Следовате исходит сдвиг на один разряд рег отрицательном направлении(И=- яние регистра 17 будет Это соответствует унитарному коду числа 3 2 - 4) вод 5=3 вод 5,П р и м е р 2. Пусть необходимо делить результат операции модульног жениядля А=2, А=.1(Аи В-операндв - 2 как 0В- , то открывается эл И 16, В приемном регистре 9 будет записано число 1 в двоичном коде. Следовательно, происходит сдвиг на один разряд. регистра 17 в отрицательном направлении, Исходное состояние регистра 17 будет как и в первомпримере, а конечное0 0 0 1 0 Это соответствует унитарному к 3(А+ В) вод в=(2+1) вод 5 -Техническое преимущество ния по сравнению с прототипом существенном упрощении устр счет исключения из схемы трех с по модулю, шести групп элемент пы элементов ИЛИ, элемента ИЛИ сохранении всех функциональны ческих возможностей устройства дения преобразователя кода числа в дополнительный код по модулю, двух элементовНЕ, двух элементов И, одного элементаИЛИ. Положительный эффект использованияизобретения состоит в упрощении устройства, повышении коэффициента использования оборудования, что уменьшает экономические затраты на построение и эксплуатацию устройства, а также повышает надежность устройства в целом, Дополнительным положительным эффектом является повышение быстродействия выполнения модульных операций сложения и 5 вычитания примерно в 2 )од 2 в раза,Достоверность достижения цели подтверждается конкретным примером выполнения модульных операций сложения и вычитания для модуля в = 5,формула изобретения Устройство для сложения и вычитаниячисел по модулю, содержащее первый и второй дешифраторы, приемный регистр, сум мирующий счетчик, кольцевой регистрсдвига, схему сравнения, первый и второй элементы ИЛИ, группуэлементов ИЛИ, первую - четвертую группы элементов И, первый - четвертый злеценты И, причем 30. первый информационный вход устройстваподключен к входу первого дешифратора, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И второй группы 35 соединены с соответствующими входамипервого элемента ИЛИ, а первые входы элементов И второй группы соединены с соот ветствующими выходами кольцевогорегистра сдвига, второй информационный 40 вход устройства соединен с первыми входами элементов И третьей группы, выходы элементов ИЛИ группы соединены с информационными входами приемного регистра, выходы которого соединены с первыми ин формационными входами схемы сравнения,вторые информационные входы которой соединены.с выходами суммирующего счетчика, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход схемы сравне ния соединен с первыми входами первого ивторого элементов И, с вторыми входами элементов И второй группы, тактовый вход устройства соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый вход 55 третьего элемента И соединен с первымвходом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с входами сдвига вправо содержимого кольцевого регистра сдвига и с входом сдвига влево содержимого кольце-.10 1820379 Составитель 8 ИрхинРедактор С, Кулакова Техред М,МоргенталКорректор Л. Пилипенко Заказ 2031 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 1 СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4(5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101. вого регистра сдвига, выходы элементов И первой группы соединены с третьими входами соответствующих элементов И второйв - 2группы, выходы (О) второго дешифратора подключены к входам второго элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, .с целью упрощения устройства, оно содержит третий элемент ИЛИ, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, преобразователь кода числа в дополнительный код по модулю, шифратор, причем второй информационный вход устройства подключен к входу второго дешифратора и входу преобразователя кода числа в дополнительный код по модулю, выход которого подключен к первым входам элементов И четвертой группы, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом шестого элемента И, вторыми входами элементов И третьей группы и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И и вторыми входами элементов И четвертой группы, вторые входы пятого и шестого элементов И являются соответственно входами операций вычита ния и сложения устройства, а выходы пятогои шестого элементов И соединены с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход котороГо соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго эле мента НЕ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выходы элементов И третьей и четвертой групп соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ группы, выход 15 первого элемента И соединен с первымвходом четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом шифратора, выход которого является выходом устройства, вторые входы элемен тов И первой группы соединены с входомуправления устройства.