Устройство для арифметической илогической обработки двоичныхчисел

Союз Советскик Социалистическии Республик1 ц 842795 ВТОРСИОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ полнительное авт. саид-в 51)М. тт,л. О 06 Г 7/38 2) Заявлено 1312.7(23) Приоритет -су ственный ко СССР м изоорете открытий те ий о делаи 6.81 Бюллетень М 2 публиковано(О ата опубликования описания 3006 81(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АРИИЕТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕ ЛОГИЧЕСКОЙ Это ограничнвачтроисттзаложения нети се Изобретение относится к вычислительной технике и может использовать ся при построении устройств параллел ного выполнения нескольких операций обработки двоичных чисел.Известно устройство обработки нескольких двоичных чисел, которое соде жит элементы И, ИЛИ, триггер и позво ляет реализовать любые операции логи ческой обработки трех двоичных переменных 11 .Недостаток этого устройства состо ит в том, что оно не реализует арифметических операций, например сложения, над несколькими переменными, чт ограничивает область его применения.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для сложения и чисел содержащее двухвходовые сумматоры, группы элементов И, цепи входа, выхо да и поразрядного переноса 2.Недостатком устройства является то, что оно реализует только арифмеческие операции суммирования и чил и не реализует логических операций над входными переменными, а также не позволяет выполнять произвольные последовательности логических операций и операций суммирования над входными переменными.ет область применения-.редназначенного для сскольких -исел,5Цель изобретения - расширение области применения путем реализации- арифметической и логической обработки двоичных чисел, Поставленнаяцель дости=ается тем, что в устройст-.ве для арифметической и логическойобработки двоичных чисел, содержащееэлементы И, каждый -й разряд :1,2,,и) его содержит элементы ИЛИ и"Неравнозначность", два мультиплексо 15 ра, управляющие входы которых попарно объединены к подключены к информапионным входам устройства, информационные входы мультиплексоров являются управляющими входами устройства,2 О выход первого мультиплексора соединенс первыми входами первого и второгоэлементов И и первого элемента "Неравнозначность", второй вход которогосоединен со вторым входом первого э25 мента И и выходом третьего элементаИ, входы которого попарно объединенсо входами второго элемента "Неравнозначность" и подключень 1 ко входам переноса устройства, выход второго элеЗО мента "Неравнозначность" соединен со842795 Таблица 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 О 0 1 0 . 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 . 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 вторым входом второго элемента И, атакже с первыми входами четвертогоэлемента И и третьего элемента "Неравнозначность", вторые входы которыхпопарно объединены и подключены к выходу второго мультиплексора и третьеМу входу второго элемента И, выход/которого соединен с третьим входомпервого элемента "Неравнозначность",выход которого соединен со входомпервого элемента ИЛИ, другой вход ко- оторого соединен с выходом четвертогоэлемента И, входы второго элементаИЛИ подключены к выходам первого ивторого элементов И, выходы первогои второго элементов ИЛИ являются выходами переноса устройства соответственно в )-й и в (+1)-й разряды, авыход третьего элемента "Неравнозначность" является выходом результатаустройства,На фиг. 1 изображена схема одного 20разряда устройства для арифметическойи логической обработки трех двоичныхчисел; на фиг. 2 - схема мультиплексора,Устройство содержит мультиплексо- дры 1 и 2, логические элементы И 3-6,элементы 7-9 "Неравнозначность", ИЛИ10 и 11, информационные входы 12-14,два входа переноса 15 и 16, группыуправляющих входов 17 и 18, выход 19результата, два выхода 20 и 21 перенсса, элементы И 22-29, элемент ИЛИ30, элементы НЕ 31-33, управляющиевходы 34-36, информационные входы 3744 и выход 45,Управляющие входы мультиплексоров1 и 2 попарно объединены и подключе -кы к информационным входам 12-14 устройства, информационные входы мультиплексора 1 подключены к группе управляющих входов 17 устройства, а икформационные входы мультиплексора 2 - кгруппе управляющих входов 18 устройства. Выход мультиплексора 1 соединенс первыми входами элементов И 3 и 4и элемента 7 "Неравнозначность", Вто рой вход которого соединен со вторымвходом элемента И 3 и с выходом элемента И 5, входы которого попарнообъединены со входами элемента "Неравнозначность" 8 и подключены ко входам перекоса 15 и 16 устройства. Выход элемента 8 соединен со вторымвходом элемента И 4 и с первыми входами элементов .И 6 и "Неравнозначность"9, вторые входы которых соединены свыходом мультиплексора 2 и с третьимвходом элемента И 4, выход которогосоединен с третьим входом элемента"Неравнозначность" 7. Входы элементаИЛИ 10 подключены к выходам элементов 3 и 4, а элемента ИЛИ 11 - к выходам элементов 6 и 7, Выходы элементов ИЛИ 10 и 11 являются выходами переноса 21 и 20 устройства, а выходэлемента "Неравнозначность" 9 является выходом результата устройства 19.Устройство работает следующимобразом.На информационные входы 12 - 14стройства подаются одноименные разяды А , Ви С операндов А, В и С 7 а на выходы 15 и 16. - сигналы переноса Р;, и Р. соответственно из(-2) и (-1) разрядов устройства.С выхода 19 разряда устройства снимается сигнал 5 результата выполняемой математической операции, а с выходов 20 и 21 - сигналы Р и Р+ переносов в (+1) и (+2) разряды устройства соответственно. Настройкаустройства на выполнение требуемойоперации типа Г (А,В,С) + Е (А,В,С)++ Р (А,В,С) осуществляется с помощьюсигналов настройки И - Из и И 9 - Иподаваемых на группы управляющих входов 17 и 18 мультиплексоров 1 и 2 соэтветственно.Работа устройства рассматривается на примере выполнения любой изреализуемых операций, например операции Ь = (А У В) + (А.К С) + С, таблица истинности для которой имеет следующий вид (табл., 1),Для выполнения устройством указанной математической операции мультиплексор 1 настраивается на реализацию логической функции сигнала Р таблицы истинности при Р . = Р =О, а мультиплексор 2 - на реализацию логической функции сигнала 5 таблицы истинности при Р=Р ., =О, Как следует из схем мультиплексора (фиг.2) для настройки мультиплексора на соотность" 8 появляется сигнал "1", кото 1 О 1 0 1 1 1 1 1 11 О О 0 0 0 0 0 0 0 1 ветствующую логическую функцию трехаргументов достаточно двоичный кодэтой Функции из таблицы истинностиподать в качестве сигналов настройкина соответствующие входы мультиплексора, В устройстве для реализации вмультиплексоре 1 логической функциисигнал Р" необходимо двоичны кодфункции этого сигнала Р =00010101подать в. качестве сигналов И, - ИВна группу управляющих входов 17 устройства. Соответственно код логической функции сигнала подается для настройки мультиплексора 2 в качествеуправляющих сигналов ИВ - И, нагруппу управляющих входов 18 устройства, При Р,. (+) Р, =. 1 на выходелогического элемента "Неравнозначрый инвертирует выходной сигнал 5и открывает элемент И б - в резульО О 0 1 1 0 0 1 0 0 О О 0 1 0 1 1 0 0 1 тате на выходах 19 и 20 устройстваформируются сигналы 5 и Р , соответствующие таблице истинности операции при комбинациях входных сигналов 40 переноса Р Р , и Р, РКроме того, в этом случае приР = 5 = 1 формируется с помощьюьэлемента И 4 выходной сигнал Р1. При входных сигналах Р =Р ., =1 45 в устРойстве происходит фоРмиРоВаниес помощью элементов И 3 и 5, ИЛИ 10сигнала Р, , соответствующего таблице истинности операции для данных:значений сигналов Р и Рт а ти(- же формирование сигналов Р и 5 Аналогично устройство работаетпри выполнении любых других математических операций типа Г 1(А,В,С) ++ Г (А,В,С) + ГВ (А,В,С). Для настройки устройства на выполнение любойиз операций указанного типа достаточно настроить мультиплексоры 1 и 2 нареализацию логических функций сигналов Р и 5соответственно, получен ных по таблице истинности операциипри Р=Р , Ф О. Эти функции легкополучить по таблице истинности операции, составляемой без учета сигналовР и Р Например, для рассматривае мой операции Б = (АМ В) + (АЬ, С) + СВ Таблица 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 О " 1 1 0О О 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 Формула изобретения таблица истинности имеет следующийвид (табл. ),Таким образом, код настройки устройства на выполнение любой из опера;,яй легко находится по сокращенной ,абл:це истинности этой операции, сос-у ,з вляемой аналогично табл, 2.В целОм схема поеДлагаемогО устроив г:.Ва позволяет реализовать выполнение любых последовательностей логи:еских операций и операций арифметиьЕСКОГО СЛОжЕ 1 ИЯ ТИПа Г (А, В, С ) + + Г; (ьь,В,С) + Г (А,В,С), к числу ко - торы" относятся математические опера И аРИфьМЕТИЧЕСКО 1 О СЛОЖЕНИЯ ПРЭИЭ - Вольной пары чьсеь Яз А В и С в пря 5 мы 1 х .: обратных кодах и арифметического сложения чисел ьВ и С в прямых и обратных кодах; Все логические операции ДВУХ произвОльчь 1 х чисел из А,В С и трех переменных над кодами А,В и С;. Произвольные последовательности 4 С Операций типа:в ) . Г(У,)ь;( + ь. ь ( Оь ;., ) Г ( г 1 1Г, (,Ь+ Г;., (,3 ) + Г(, ) 45 гьпе О 5 и- любые двоичные код". ИЗ ЧИСЕЛ ь 1,ьь И Сфсобственно 1 Оследовательности операьий типа Г; (А, В, С) + , (А, В, С)Всего устройство реализует поряд-ь 1 В.;аразт;и;ных математических Опе:да 1 Аий Указавных типов. При этом, ,есмотря на большие Возможности устрой.тва по реализации различных матемаь ;ических операций, оно имеет Д 1 остаточно простую схему, Сбщая сложность разряда устройства по числу входов логк лескх элементов равна 100, а схема содержит 35 логических элементов,Применение предлагаемого устройст-Ва обеспечивает выполнение произвольных последовательностей логических операцкй и операций суммирования, виДа Г (А,В,С) + Г (А,ВьС) - Г (А,В,С), где Г (А,В,С) - произвольная логическая операция трех аргументов, при кон -струировании устройств обработки цифРОВОй ИНфОРмации позволяет совмес,гить выполнение различных олерацй логической и арифметической обработки операндов и выполнять их за времяоднойоперации сложения, Зто значительно повышает производительностьустройств обработки цифровой информации. Устройство целесообразно реализовать с использованием интегральнойтехнологии,Зкономический эффект, получаемый от внедрения данногоустройства,. связан с повышением производительности конструируемых устройств обработки цифровой информации, а также с универсальностью устройства в классе указанных операций, что обеспечивает расширение области его применения,Устройство для арифметической и логической обработки двоичных чисел, содержащее э.гементы И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем реализации арифметической и логическои обг 1 аботки Двоичных чисел, каждый 1-й раэряд (1-1,2 Л) ЕГО ССДЕржкьт элем нты ИЛИ и "Неравнозначность", Два МУЛЬТИПЛЕКСОРа УПРаВЛЯЮьЩИЕ ВХО - ды которых попарно объединены и подключены к информационным входам устройства, информационные Входы мульти- плексороВ являются управляющими ВхО - дами устройства, выход гервого мультиглексора соединен с первьт ВходаМи гервсго и Втсрогс элементов И и первого элемента "Неравнозначность", Ворой Вход которого соединен со вторым Входом первого элемента И и Выходом третьего элемета И, входы которого попарно объединены со Входами Второго элемента "Неравнозначность" и подключены ко входам переноса устройства, выход Второго элемента "Неравнозначность" соединен со вторым входом Второго элемента И, а также первыми входа:;и четвертого элемента И и третье .о элемента "Неравнозначность", вторыс; входы которых подключены к выходу второго мультиплексора и третьему ходу второго элемента И выход которого соединен с третьим входом перво о элемента "Неравнозначность", Выход которого соединен со Входом первого элемента ИЛИ, другой вход которото соединен с выходом четвертого элемента И, входы второго элемента ИЛИ подключены к Выходам первого и второго элементов И, выход первого и:,торого э;ементов ИЛИ являются Выходами переноса устройства соответственно в 1-Й и В (1+1)-й разряды, а выход третьего элемента "Не 842795 10равнозначность" является выходом результата устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское 9 275524, кл. 6 2, Авторское Р 571809, кл. С(прототип).