Арифметическое устройство

1 М,П ИСАН 44ЗОВРЕТЕН ИЯАВТОРСКОМУ СВИДОВЛЬСТЗУ Сова Соввтских Сециалистицвснмк Рвспублин(088. 8) публиковаяц Ы.07.79,БюллетеньДЗЮ опубликования опнсанив 15,0 Щ Авторм изобретения евич и В. Н. Максимо(71) Заввитель 54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВ еленныее, обусстоты Изобретение относится к областй вычислительной техники.Известно арифметическое устройство,выполняющее операции сложения, вычитания, умножений и деления 1,Однако это устройство отличается слож постыл оборудования, кроме того, в немневозможно получить произведения отбольшого числа сомнржителей частногоот большого числа делений.Наиболее близким техническим реше Вкием к данному техническому решению является арифметическое устройство, содержащее две группы элементов И, сЧетчик,выход которого через ключ подключен к .первому входу первого элемента "Зап- Ирет", второй вход которого.подклкяВГ ивыходу генератора тактовых импульсов,разрядные входы счетчика соединены спервой группой информационных входовустройства2 ,26Недостатками известного устройстваявляется сложность и невозможность по"лучения произведения нескольких сомно-жителей, невозможность деления заданного числа несколько раз на опредделитепи: н низкое быс 1 родействивловленйое наличием делителей чатактового генератора,Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повышениеего быстродействия.,,цля этого предлагаемое устройство содержит реверсивный счетчик, дваэлемента ИЛИ, второй и третий элементы Запрет", два блока вычитания причем выходпервого элемента Запрет, подключен кпервому входу первого элемента ИЛИ,второй вход которого подключен к выходувторого элемента фЗалрет", первый входкоторого подключен к выходу пеового блока вычитания, его входы подключенттсоответственно к выходам элементов Ипервой группй, выходу первого элеметтта ИЛИ и выходу. счетчика, второй входвторого элемента "Запрет подключен кпервойуправляющей шине устройства, выход первого элемента "Запрет подключен3к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента "Запрет", первый вход ;этого элемента подключен к выходу вто рого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ и выходам элементов И второй .групцы, второй вход третьего элемента "Запрет" подключен к второй управляющей шине устройст о ва, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика, разрядные выходы сйетчика и реверсивного счетчика подключены соответственно к5 первым и вторым входам элементов И пер- вой и второй групп, разрядные входы ре. версивного счетчика соединены с информационными входами второй группы устрой ства.30На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого устройства,Ари(метическое устройство состоит изсчетчика 1, реверсивного счетчика 2групп 3 и 4 элементов И, элементов ИЛИ5 и 6, генератора 7 тактовых импульсов;элемента "Зацрет 81 .ключа 9, элемен-тов Запрет 10 и 11 и блоков вычитания12 и 13. Устройство управления и коммутатор операции на чертеже не показаны.Устройство работает следующим образом.При выполнении операций сложения ивычитания элементы Запретф 10 и 11закрыты. Слагаемые или вычитаемые поочереди подаются на входы 14 й дополнительном коде. Как только,в счетчик 1.подается код слагаемого элемента И 9,открывается элемент "Запрет" 8, и импульсы с тактового генератора поступаю 1через элементы ИЛИ 5 и 6 в счетчики1 и 2, При выполнении операции сложения,реверсивный счетчик открыт по сум 45мирующей шине управления. В моментустановлении счетчик 1 в 0, ключ 9закрывает элемент "Запретф 8. В счетфчик 2 переноситоя первое слагаемое. Следующие слагабмые переносятся в счетчик2 аналогично. В счетчике 2 образуетсясумма слагаемых. При необходимостивыполнения операции Вычитания реверсивный счетчик 2 открыт.по вычитающейшине упраайения, Вычитаемые подаюФсяне входы 14 в дополнительном коде.При выполнении операции умноженияи делении схемы Запретф 10 и 11 открыйа. 4В реверсивный счетчик 2 по входам 15 записывается первоначальное число Я . В счетчик 1 по входам 14 записывается число М . При выполнении операции умножения реверсивный счетчик 2 открыт по вычитающей шине управления, Как только в счетчик 1 подается код числа М, ключ 9 открывает элемент Запрет" 8, и импульсы с тактового генератора, частота следования которыхпоступают на входы элементов ИЛИ 5 и 6. На второй вход элемента ИЛИ 5 поступают импульсы с выхода блока вычитания 12 о частотой следования(Ес:ли один выход элемента И групп 3 и 4 подключен к триггеру младшего разряда счетчика 1, то второй вход подключен к триггеру старшего разряда счетчика 2 и наоборот, Импульсы появляются на выходе того из элементов И группы 3, который подключен к находящемуся в единичном состоянии триггеру на чертеже .не показан) счетчика 1 и переходящему из нулевого в единичное состояние триггеру . (на чертеже не показан) счетчика 2. Средняя частота 1 следования ймпу 3 тьсов на выходе группы 3 определяется частотой 1 импульсов, поступающих на входы реверсивного счетчика 2, и числом Й(О находящимся в счетчике,где Я - коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2.Частота 12 импульсов, поступающих с выхода блока вычитания 12, равна раз-. ности частот, поступающих на ее входы142- Х 5 Хз (2).Частота . 1 импульсов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 5, равна сумме частот, поступающих на ее входы, и определяется выражением(8)ЯЯ - число, содержащееся в счетчике 2, получимщ е1Частотапоступающая на вход реверсивного счетчика 2 при его работе в вычитаюшем режиме, связана,с числом Я(М, содержащимся в нем, выражением д ЭГаФ( 14), имеемдй Ь) ид И,(Ц 81- ю- . (15)Прйюзведя разделение переменных вдифференциальном уравнение ( 15), полу Время преобразования в устройстве5 начинается с момента открывания элемента Запрет" .8 икончается в момент установки счетчика 1 в "0, при этом ключ 9 закрывает элемент Запретщ 8. 6За это время в счетчике 1 число Я 1(М изменяется от Ж до Яп 1, а в реверсивном счетчике 2 число Ю изменяет ся от Я до 001 ( где Мрезультат умножения) .Проинтегрировав выражение ( 16), подставив пределы. изменения переменных, получим Йп И)п Ец К,й) - Ь ИФ МуПосле выполнения операции умножения первых двух чисел устройство управления записывает в счетчик 1 число Ю Как только в счетчик 1 подается код числа И, элемент И 9 открывает элемент 8 "Запрет", и импульсы тактовой частоты ( поступают на входы собирательных элементов ИЛИ 5 и 6. Повторяется процесс вычисления аналогичный вышеописанному. Для определении результата вычисления нужно проинтегрировать выражения (16), подставив новые пределы изменения переменных в ИП 1 , .- ) Иф)А к юдвКп Ид выражение (24) выРаженне6740168е- шеопнсанному. Результат вычисления опе- ределяется интегрированием выражения б- (28) с подстановкой новых пределов 7При необходимости получения произвдення от определенного числа сомножитлей процесс вычисления повторяетсянеоходимое число раз, при этом результатперемножения фиксируется в реверсивномсчетчике 2.Для Х сомножителей ЙИпроизведение Я ц, , зафиксированноев счетчике 2, равно ЗК(4;) ЩЮ(28)й(й й,Ь)Проинтегрировав выражение. (28) сподстановкой п(ределов 1 получю 4И(30) Отсюда нальные возможности.И= -+ И . (31)Дщ ВФормула изобретенияДалее устройство управления записы 1"- ".вает в счетчик 1 число И . Повторяеъ Арифметическое устройство, еодерща.ся процесс вычис)ленин,) айалогичный вы- шее две групйы элементов И и с ртчик,1и(; (26)и"- Й к ЭПри необходимости выполнения операций деления реверсивный счетчйк 2 открьт по суммирующей, шине управления, при этом делимое Я . заносится в счетчик 2, а депитель М в счетчик 1. Как только в(счетчик 1 подается код числа .,ключ 9 открцвает Мем 2 ент "Запрет о, и:импульсы с тактовой частотой 1 постуйают на входы элемен- ,тов ИЛИ 5 и 6, Повторяется процесс вычисления, аналогичный вйшеописанно-. му Так как реверснвный счетчик 2 ра-. оотает в суммируюшем режиме, то вйражение (11) йриннмает вид0 й(1- .=( (27), а вйражение (16) применяет знак в правой части уравненйя 1 ОМ: - , Щ, (33))(2;-6 (84)2. ь.При делении делимого М на Г делителей Ю , , . л резльтйФ деления Я, зафиксщованный в 8 фь"версивном счеФМнке 2, рабаннК .е- П й;И)27)-.)(6) (Э 6)2 аПовышение быстродейстйия йредблабгаемого устройства до(.тигйуто за"сей исключения из известного устройства дели телей часбтоты,И йзвестном устройстве йри випйщенин операций деления или умнож 2 еййя,З 5 частота следования импульсбв на вхоцесчетчика-регистре илн счетчика рвзул 2 ь(тбата меньше частоты тактов(и о генераторав И раз, где И - множйтель или делатель соответстЬенно, Б предлагаемом4 о устройстве ча 8 стота следования импесовна входах реверсивного счетчйка большечасГОты тактбВОГО Генератора 1 а у сле едовательно быстродействие Нрбд 2 лщаемогоустройства больше чем в Р раз й аревы 45 шает бйстродействие известйом устройства.Кроме того, как видно из,вйражений.(26) и (ЗВ), устройство обесйечиЬаетвыполнение операций умножейия и деленияэо с произвольным числом сомножителей иделителей, что расширяет его функпио,В. Дудыкевичужик орректор Т. Я а Подйиснта СССРытийнаб., и ое 4079/45 Тираж 779БНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откр 113 Москва, Ж -35, Раушска За ал ППП патентг. Ужгород, ул, Проектн 9выход которого через ключ подключен к первому входу первого элемента Запрет, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, раз рядные входы счетчика соединены с первой 5 группой информационных входов о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит реверсивный счетчик, рва элемента ИЛИ,. второй и третий элемент "Запрет", два блока вычитания, причем выход первого элемента "Запрет" одключен к первому входу первого эль .ейта ИЛИ, второй вход которого подипочен к выходу второго элемента "Запрет", первый вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, его входы подключены соответственно к выходам элементов И первой группы, выходу первого элемента ИЛИ и входу счетчика, второй вход второго элемента "Запрет" подключен к первой управляющей шине устройства, выход первого элемента "Заппрет подключен к первому входу второ 10го элемента ИЛИвторой, вход которого подключен к выходу третьею элемента "Запрет, первый вход этого элементе подключен к выходу второго блока вычитания, первый и второй входы, которого подключены-соответственно к выходу вто рого элемента ИЛИ и выходам элементов И второй группы, второй вход третьего элемента "Запрет" подключен к второй управляющей шине устройстве, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика раврядаые выходы счетчика и реверсивного счетчика поацЬ- чены соответственно к первым и вторым входам элементов И первой и второй групп, разрядные входы реверсивного счетчика соединены с информационными входами второй группы устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР278233, кл. 6 06 Р 7/52, 1969.2 Авторское свидетельство СССР368599, кл, (л 06 Р 7/38, 1969.:;