Десятичный сумматор

Союз Советских Социалистических Республик),Ч. Кл сударственный коми ета Министров ССС. Арье 71) Заявитсль Киевский ордена Трудового Красного Знаме:и завод элсктроннвычислительных и управляющих машин 54) ДЕСЯТИЧНЫЙ СУЮИИТ 5 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при реализации технических средств ЭЦВМ для суммирования чисел в десятичном коде.Известен десятичный сумматор, содержащий фазо-импульсный многоустойчивый элемент, первый и второй входы которого соединены соответственно с шиной установки в О и выходом элемента ИЛИ, а первый и второй выходы - соответственно с шиной суммы устройства и с первым входом узла выработки импульсов заема, второй вход которого подключен к шине импульсов опроса заема, а выход - к шине импульсов заема в старший разряд устройства, причем первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента И, подключенного входами соответственно к шине тактовых импульсов н к шине импульсов заема, второй вход - с шиной импульсов переноса, а третий вход - с выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого подключены соответственно к шине тактовых импульсов, к шине второго слагаемого и к шине импульсов опорной частоты, и узел выработки импульсов переноса, вход которого соединен с шиной опроса переноса, а выход - с шиной импульсов переносав старший разряд. Недостатком известного сумматора является низкое быстродействие, одна из причин которого состоит в том, что слагаемые поступая;т на вход фазо-импульсного многоустончнвого элемента, входящего в состав сумматора, последовательно.Целью изобретения является повышение быстродействия сумматора.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый сумматор содержит дополнительный преобразователь фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого соединены соответственно с шиной тактовых импульсов, с шиной первого слагаемого и с шиной импульсов опорной частоты, а первый и второй выходы - соответственно с дополнительным входом элемента И и первым дополнительным входом узла выработки импульсов переноса, второй дополнительный вход которого соединен с дополнительным выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный код, третий дополнительный вход - к шине знака первого слагаемого, к четвертому входу дополнительного преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный и к первому дополнительному входу узла выработки импульса заема, а четвертый дополнительный вход - к шине знака второго слагаемого, к дополнительному входу преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный и ко второму дополнительному входу узла выработки импульсов заема.На фиг. 1 представлена блок-схема десятичного сумматора; на фиг. 2 - диаграмма его работы.Десятичный сумматор содержит узел 1 выработки импульсов заема, фазо-импульсный многоустойчнвый элемент 2, преобразователи 3, 4 фазо-импульсного кода в число-импульсный, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, узел 7 выработки импульсов переноса, шину 8 знака второго слагаемого, шину 9 знака первого слагаемого, шину 10 опроса переноса, шину 11 импульсов переноса в старший разряд, шину 12 опроса заема, шину суммы 13, шину 14 установки в О, шину 15 первого слагаемого, шину 16 второго слагаемого, шину 17 импульсов опорной частоты, шину 18 тактовых импульсов, шину 19 импульсов заема, шину 20 импульсов переноса, шину 21 импульсов заема в старший разряд,Предложенный десятичный сумматор работает следующим образом.В начальный момент на вход сумматора поступают первое и второе слагаемое в фазоимпульсном десятичном коде. В преобразователях 3, 4 фазо-импульсного кола в число-импульсный импульсный код десятичных цифр преобразуется в число-импульсный (прямой или дополнительный).Преобразователи фазо-импульсного кода в число-импульсный могут быть построены на основе, например, триггера и схемы совпадения, причем единичное плечо триггера используется для преобразования в число-импульсный прямой код, а нулевое - в число- импульсный дополнительный код. Информация о слагаемых поступает через элемент И 5 на вход эле ента И.,111 6. Одновременно слагаемые передаются на узел 7 выработки сигналов переноса, который будет работать, если знаки слагаемых на ш:шах 8, 9 одинаковы, а по шине 10 на вход узла 7 выработки сигналов переноса поступают импульсы опорной частоты. Если сумма больше илп равк" десяти, появл 51 ется импульс переноса, который передается в старший разряд по шине 11.Узел выработки сигналов переноса может быть построен на основе, например, фазо-импульсного многоустойчивого элемента и триггера опроса.В случае, если слагаемые имеют разные знаки, информация о которых поступает по шинам 8 и 9, то появление сигнала заема на выходной шине 11 указывает на знак минус результата.Такая схема не отличается от известных схем заема в реверснгных счетчиках, построенных на фазо-импульсных элементах.С выхода элемента ИЛИ б суммарное количество импульсов, представляющее алгебраическую сумму слагаемых и тактирующих 10 15 20 2 д 30 35 40 45 50 00 65 импульсов, поступает на счетный вход фазоимпульсного мпогоустойчивого элемента 2.По прошествии двух больших тактов фазоимпульсный элемент 2 устанавливается в нулевое положение импульсами, поступающими по шине 12.Работа устройства поясняется диаграммой, приведенной на фиг. 2.Специфика работы фазо-импульсного многоустойчивого элемента состоит в том, что одновременно на его счетный вход могут подаваться два слагаемых в число-импульсном коде только в том случае, если одно из них имеет отрицательный знак, а другое - положительный, При этом следует учесть, что слагаемое с отрицательным знаком подается па отрицательный вход сумматора и процесс суммирования этого слагаемого заключается в запрете такого числа тактирующих импультов, каким выражено это слагаемое, в то время как слагаемое с положительным знаком подается на положительный вход сумматора и процесс суммирования его заключается в увеличении числа тактирующих импульсов, поступающих на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента за время большого такта фазо-импульсного кодирования информации.Следовательно, если оба слагаемых имеют отри",:тель;няй знак. то нз ннх, которое лоступило на положительный вход сумматора, должно быть предварительно преобразовано в дополнительный код. Если же оба слагае:еых имеют положительнь:Й знак, тз пз них, которое поступило на отрицательный вход сумматора, должно быть преобразовано в дополнительный код. Такое преобразование может исказить информацию о переносе в старший разряд. Известно, что перенос в старший разряд от сложения двух десятичных цифр получается только в том случае, если сумма слагаемых одного и того же знака равна или больше десяти. Как было указано выше, одно из слагаемых, равных по знаку, нрсобразуется в дополнительный код. Слагаемые (одно в прямом, другое в дополнительном коде) преобразуются из фазо-импульсного кода в число-импульсный и поступают на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента. Действие одного из слагаемых, представленного в число-импульсном коле и поступающего на отрицательный вход сумматора, выражается в запрете определенного числа тактирующих импульсов, а действие другого - в увеличении общего числа импульсов, поступающих на счетный вход многоустойчивого элемента.Таким образом, число импульсов, представляющих алгебраическую сумму слагаемых одного и того же знака, одно из которых выражено в дополнительном коде, никогда не будет равно или больше десяти, что, в свою очередь, не даст возможности с помощью фазо-импульсной декады оценить наличие переноса, 491947С целью оценки переноса в предлагаемый сумматор вводится специальная схема выработки переноса, построенная на основе фазоимпульсного многоустойчивого элемента. На вход этого элемента тактирующая серия импульсов не подается, и он срабатывает только от импульсов, несущих информацию о сумме слагаемых, представленных в число-импульсном коде. Если эта сумма больше илп равна десяти, на выходе схемы выработки переноса появляется импульс переноса, который передается в старший разряд. В случае, когда слагаемые имеют разные знаки, может появиться необходимость в передаче в старший разряд импульса заема (случай, когда число импульсов, поступающее на отрицательный вход, больше числа импульсов, поступающих на положительный вход сумматора), Импульсы, несущие информацию о заеме пз старшего разряда, вырабатываются в схеме выработки импульсов заема. Такая схема ничем не отличается от известных схем заема в реверсивных счетчиках, построенных на фазоимпульсных многоустойчивых элементах.Необходимость в двух отдельных схемах (одна - для образования переноса, другая - для образования заема) есть результат именно той особенности процесса суммирования, когда одно из равных по знаку слагаемых, поступающих одновременно (в течение одного большого такта) на вход сумматора, предварительно преобразуется в дополнительный код, Преобразование в дополнительный код без труда осуществляется в самих преобразователях фазо-импульсного кода, для чего используется нулевое плечо триггера, входящего в состав каждого преобразователя.В предлагаемом сумматоре оба слагаемых подаются на вход сумматора в течение одного большого такта, а результат суммирования считывается с выхода сумматора в течение второго большого такта.Рассмотрим работу предлагаемого сумматора на примере сложения двух независимых пар слагаемых +8+4 и - 9+6, представленных в фазо-импульсном десятичном коде.На временной диаграмме, представленной на фиг. 2, обозначены:22 - серия тактирующих импульсов, где О,9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 - малые такты фазо-импульсного кодирования; а, б, в, г - большие такты;23 - слагаемые +8 и +6, представленныев фазо-импульсном коде;24 - слагаемые +4 и - 9, представленныев фазо-импульсном коде;25 - сигналы, несущие информацию о слагаемых +8 и +6 в число-импульсном коде;26 - сигналы, несущие информацию о слагаемых +4 в число-импульсном дополнительном коде ( - 6 доп.) и ( - 9) в число-импульсном коде;27 - результат суммирования первой парыслагаемых (+2) в фазо-импульсном 10 15 20 75 30 Зй 40 4 д 50 55 60 Я коде и результат суммирования второй пары слагаемых (+7 доп.) в фазо-импульспом дополнительном коде;28 - сигнал, несущий информацию о переносе в старший разряд;29 - с.гнал, несущий информацию о заемеиз старшего разряда.В течение большого такта а по каналам 16 и 15 на вход сумматора поступают сигналы, несущие информацию о слагаемых соответственно +4 и +8 в фазо-импульсном десятичном коде. Сигнал, несущий информацию о знаке плюс первого слагаемого (+4), поступает по шине 9 на вход преобразователя 3 фазо-импульсного кода в число-импульсный. Так как слагаемое, поступающее на отрицательный вход сумматора, имеет положительный знак, то в преобразователе 3 это слагаемое преобразуется из фазо-импульсного кода в число-импульсный дополннтельньш код.Информация о слагаемом +4 в число-импульсном дополнительном коде ( - 6 доп.) поступает на вход элемента И 5. Полярность импульсов, несущих информацию о слагаемом ( - 6 доп.), обратна полярности тактирующих импульсов, что дает возможность запретить в элементс И 5 такое количество тактирующих импульсов, каким выражено число импульсов, представляющее дополнительный код слагаемого ( - 6 доп.).Таким образом, за время большого такта а на вход элемента ИЛИ 6 поступает число импульсов, равное разности числа тактирующих импульсов и числа импульсов, представляющих дополнительный код слагаемого ( - 6 доп.,. В то же время на вход преобразователя 4 фазо-импульсного кода в число-импульсный поступает сигнал, несущий информацгио о знакс плюс второго слагаемого +8. Так как слагаемое, поступающее на положительный вход сумматора, имеет положительный знак, то нет необходимости получать дополнительный код его.Слагаемое +8 преобразуется из фазо-импульсного кода в число-импульсный и поступает на вход элемента ИЛИ 6. Импульсы, несущие информацию о слагаемом +8, сдвинуты на половину периода относительно тактирующих импульсов, что дает возможность на выходе элемента ИЛИ 6 получить суммарное количество импульсов, представляющих алгебраическую сумму слагаемых (одно в прямом, другое в дополнительном коде) и числа тактирующих импульсов за время одного большого такта.Это суммарное количество импульсов поступает на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента 2.Изменение числа тактирующих импульсов за время одного большого такта на величину, равную алгебраической сумме двух слагаемых (+8, - 6 доп.), сдвигает фазу импульсов на выходе фазо-пмпульсного мпогоустойчивого элемента 2 ко времени малого такта г фазо-импульсного кодирования информации.Результат суммирования (+2) в фазо-импульсном десятичном коде передается на вход сумматора в течение большого такта б В течение этого же большого такта с выхода узла 7 выработки переноса передается импульс переноса в старший разряд. Узел выработки импульсов переноса, как уже говорилось ранее, может быть построен на основе фазо-импульсного многоустойчивого элемента и триггера опроса переноса. В течение большого такта а слагаемые +8 и +4 в число-импульсном прямом коде передаются на входы узла 7 выработки импульсов переноса, где импульсы, несущие информацию об одном слагаемом (+8), сдвигаются по отношению к импульсам, несущим информацию о другом слагаемом (+4), на половину периода малого такта фазо-импульсного кодирования, что дает возможность фазо-импульсному десятичному элементу сработать, если количество импульсов, представляющих сумму первого и второго слагаемого, больше или равно 10. При этом следует учесть, что узел 7 выработки импульсов переноса будет работать только в том случае, если знаки слагаемых одинаковы.Процесс суммирования второй пары слагаемых ( - 9, +6) примера не имеет принципиальных отличий от описанного выше, за исключением следующих моментов. Во-первых, нет необходимости вырабатывать дополнительный код слагаемого, так как слагаемое ( - 9) с отрицательным знаком поступает на отрицательный вход, а слагаемое (+6) с положительным знаком поступает на положительный вход сумматора, Во-вторых, в узле 1 выработки импульсов заема в течение большого такта г вырабатывается импульс заема, так как слагаемые имеют разные знаки и абсолютная величина слагаемого ( - 9) больше абсолютной величины слагаемого (+6). Результат суммирования второй пары слагаемых ( - 9, +6) в дополнительном коде (+7 доп.) передается в течение большого такта г,Появление импульса заема на выходе схемы 1 указывает на знак минус результата, Как видно из приведенных примеров сложения, весь процесс суммирования двух слагаемых длится два больших такта, после чего фазо-импульсный многоустойчивый элемент 2 устанавливается в нулевое состояние. 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 Формула изобретения Десятичный сумматор, содержащий фазоимпульсный многоустойчивый элемент, первый н второй входы которого соединены соответственно с шиной установки в О и выходом элемента ИЛИ, а первый и второй выходы - соответственно с шиной суммы устройства и с первым входом узла выработки импульсов заема, второй вход которого подключен к шине опроса заема, а выход - к шине импульсов заема в старший разряд, причем первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента И, подключенного входами соответственно к шине тактовых импульсов и к шине импульсов заема, второй вход - с шиной импульсов переноса, а третий вход - с выходом преобразователя фазоимпульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого подключены соответственно к шине тактовых импульсов, к шине второго слагаемого и к шине импульсов опорной частоты, и узел выработки импульсов переноса, вход которого соединен с шиной опроса переноса, а выход - с шиной импульсов переноса в старший разряд, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит дополнительный преобразователь фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого соединены соответственно с шиной тактовых импульсов, с шиной первого слагаемого и с шиной импульсов опорной частоты, а первый и второй выходы - соответственно с дополнительным входом элемента И и первым дополнительным входом узла выработки импульсов переноса, второй дополнительный вход которого соединен с дополнительным выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный, третий дополнительный вход - с шиной знака первого слагаемого, к четвертому входу дополнительного преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный код и к первому дополнительному входу узла выработки импульса заема, а четвертый дополнительный вход - к шине знака второго слагаемого, к дополнительному входу преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный и ко второму дополнительному входу узла выработки импульсов заема.4 Я 1 Я 47 2 2 87 рю Составитель В. БелкинТехред Е. Митрофано Редактор Б. Нанки тепанова оррект Тираж 679