Устройство для определения количества единиц в двоичном числе

О П И С А Н И Е96462ИЗОЬРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциапис тически хРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Опубликовано 07.10.82. Бюллетень37 ао долам изобретений и открытийДата опубликования описания 07. 1082(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЕДИНИЦ В ДВОИЧНОМ ЧИСЛЕ 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства контро"ля цифровой техники.Известно устрой ст во определения5количества единиц, обеспечивающеесчет совпадающих по времени входныхимпульсов, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик Джонсона,двоичный счетчик, фиксирующие триг"геры, элементы НЕ-И и инверторы 11 .Недостатком данного устройства,счетчика является невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью опроса всех фиксирующих триггеров.Наиболее близким техническим рещением кизобретению является уст-ройство для определения количестваединиц в двоичном числе, содержащее 20трехвходовой элемент И, элементИ-НЕ, выходной элемент И, счетчик и:триггер и элементы И и ИЛИ для каждого из разрядов 2 1,2Недост ат ком данно го уст ройст ваявляется невысокое быстродействие,обусловленное подсчетом прямых сиг=налов значащих разрядов двоичногочисла. В случае присутствия единицво всех разрядах двоичного числа время подсчета их будет максимальным иравным7,: Т(п),где С - время подсчета единиц в разрядах двоичного числа;Т " период следования тактовыхимпульсов;и - число разрядов в двоичномчисле,.Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для определения количества единиц в двоичном числе,содержащее первый счетчик импульсов,первый элемент И, элемент И-НЕ, второй элемент И и канал Фиксации еди96462 3ниц в прямом коде, состоящий из и триггеров, где и - количество разрядов двоичного числа, 2 п элементов И и и элементов ИЛИ, единичный выход триггера 1-го разряда, где 11 4 и, соединен с первым входом соответствующего 1-го элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами (21+ +1)-го и (21+2)-го элементов И, вторые входы (21+1)-го и (21+2)-го эле о ментов И, где 01(и), соединены соответственно с едИничным и нулевым входами 1-го разряда двоичного. числа, выходы (21+1)"го и (21+2)-го элементов И соединены соответственно 15 с Р входом триггера 1-го разряда и вторым входом 1-го элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И канала Фиксации единиц в прямом коде соединены с управляющим входом устройства, с первыми входами первого и второго элементов И и с первым входом элемента И-НЕ, выход .которо" го соединен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента 25 И соединен со счетным входом первого счетчика, и с входом синхронизации всех триггеров канала фиксации еди" ниц в прямом коде, тактовый вход устройства соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго эле. мента И является управляющим выходом устройства, введен второй счетчик, элемент ИЛИ, первая и вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ и35 канал фиксации единиц в,оЬратном коде, выполненный аналогично каналу фиксации единиц в прямом коде, причем первые входы (21+1)-го и (21+2)-го элементов И канала Фиксации единиц40 в обратном коде соеди нены соот вет ст вен но с нулевым и единичным входами 1-го разряда двоичного числа, где 0 ( 1п, управляющий вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов И канала Фик 45 сации единиц в. обратном коде, выход и-го элемента ИЛИ этого канала соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами второго элемента И и элемен В та И-НЕ, выход первого элемента И соединен со входом синхронизации триггеров канала Фиксации единиц в обратном коде и со счетным входом второго счетчика, информационные вы ходы. первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами соответствующих элементов И 7 4первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИгруппы, выходы элементов ИЛИ группы являются информационными выходами устройства, выход и-го элементаИЛИ канала фиксации единиц в прямомкоде соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первые и вторые входы элемента ИЛИ соединены со вторыми входами элементов И соответственно второй и первой групп,.На чертеже представлена блок-схема устройства для определения количества единиц в двоичном числе,Схема содержит первый счетчик 1,второи счетчик 2, работающий.на первую и вторую группы элементов И 3-4,группу элементов ИЛИ 5, первый и второй элементы И 6-7, элемент ИЛИ 8,элемент И-НЕ 9, канал 10 фиксацииединиц в прямом коде двоичного числаи канал 11 фиксации единиц в обратном коде двоичного числа, вход 12тактовых импульсов, управляющий вход13 устройства, входы 14, 19 соответственно прямого и инверсного сигналов 1-го разряда двоичного числа, управляющий выход 16 и информационныйвыход 17 устройства. Каналы 10 и 11фиксации единиц в прямом коде двоичного числа и в обратном коде двоичногочисла содержит триггеры 18, элементыИ 19-20 и элементы ИЛИ 21.Входы счетчика 1 и вычитаоцегосчетчика 2 соединены с выходом элемента И 6 и с синхронизирующими входами каналов фиксации единиц в прямомкоде двоичного числа 10 и в обратномкоде двоичного числа 11, которые сое-единены с синхронизирующими входамитриггеров 18, а выходы - с первымивходами группы элементов И 3-4, выходы которых соединены через группуэлементов ИЛИ 5 с выходом 17 устройства, а вторые входы - с входамиэлемента ИЛИ 8 и с выходами элементов ИЛИ 21 последнего разряда каналов 10 и 11,Первый вход элемента И 6 соединен с управляющим входом 13 устройства, с первыми входами элементаИ 7, элемента И-НЕ 9 и элементовИ 19-20 каналов 10-11, второй входсоединен с выходом элемента И-НЕ 9,а третий вход - с входом 12 тактовых импульсов устройства, второйвход элемента И-НЕ 9 соединен с выходом элемента ИЛИ 8 и со вторым вхо5 . 96дом элемента И 7, выход которогоявляется управлякщим выходом 16 устройства.Информационные входы триггеров18 соединены с выходами элементовИ 19, а единичные выходы - с первымивходами элементов ИЛИ 21, вторыевходы которых соединены с выходамиэлементов И 20, а выходы - с первыми входами элементов И 19-20 последующих разрядов, Вторые входы элементов И 19-20 канала 10 фиксации единиц в прямом коде двоичного числасоединены с входами 15-14 прямого иинверсного сигналов разрядов двоичного числа соответственно, Вторыевходы элементов И 19-20 канала 11фиксации единиц в обратном коде .двоичного числа соединены с входами15-14 инверсного и прямого разрядовдвоичного числа соответственно,Устройство работает следующим оЬразом.В исходном состоянии триггеры 18,счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, а счетчик 2 - в состоянии,кодовая комбинация разрядов которо"го соответствует. максимально возможному количеству единиц в двоичномцисле. На входы 14-15 подаются прямой и инверсный сигналы от соответствующих разрядов двоичного числа,При поступлении на вход 1 устройства управляющего сигнала происхо.дит подготовка триггера 18 первогоразряда канала Фиксации единиц в прямом коде двоичного числа 10 к переходу в единицное состояние (черезэлемент И 19), если на входе 14 еди.ничный сигнал лиЬо передача управляющего сигнала на элементы И 19-20второго разряда (через элемент ИЛИ 21если единичный сигнал на входе 15),и аналогично подготовка триггера 18первого разряда канала Фиксации единиц в обратном коде двоичного числа11 к переходу в единичное состояние(через элемент ИЛИ 19, если на входе 15 единичный сигнал), лиЬо передача управляющего сигнала на элементы И 19-20 второго разряда (черезэлемент ИЛИ 21, если, единичный сигнал на входе 14),Распространение управляющего сигнала прекратится на разряде, имеющемна входе 14 единичный сигнал длятриггера 18 канала фиксации единиц.в прямом коде двоичного числа 10, ина разряде, имеющем на входе 15 еди 4627 6ничный сигнал для триггера 18 канала фиксации единиц в обратном кодедвоичного числа 11, причем триггеры18 этих разрядов подготовлены кз тому, цтобы сигналу на синхронизирующем входе переключиться в единичное состояние,При поступлении тактового импульса на вход 12 устройства трехвходо 1 О вой элемент И 6 выдает сигнал и триггеры 18, подготовленные к переключению, переходят в единичное состояние, что вызывает дальнейшее распространение управляющего сигнала до15 того разряда, на входе 14 которогоимеется единичный сигнал для триггера18 канала Фиксации единиц в прямомкоде двоичного числа 10, и на входе15 - для триггера 18 канала фиксации20 единиц - в обратном коде двоичногочисла 11,Указанный процесс продолжается дотех пор, пока на выходе элементаИЛИ 21 последнего разряда канала фик 2 З сации единиц в прямом коде двоичногочисла 10 или элемента ИЛИ 21 последнего разряда канала Фиксации единицв обратном коде двоичного числа 11не появится сигнал, который через :зр элемент ИЛИ 8 и элемент И 7 поступит на управляющий выход 16 устройства, что ознацает возможность чтения состояния счетчика 1 или вычитающего счетчика 2.Выбор счетчика, содержимое которо 35го будет показывать число единиц вдвоичном числе, осуществляется сигналом с выхода элементов ИЛИ 21 последнего разряда канала Фиксации еди 40ниц в прямом коде двоичного числа1 10 или канала фиксации единиц в обратном коде двоичного числа 11, который появится раньше, причем счетчик11 подсчитывает число единиц в прямом коде двоичного числа, а вычитающий счетчик 2 читает из максимальновозможного количества единиц в контролируемом числе единицы в оЬратном коде,исла, т;е. вычитает нулив разрядах прямого кода двоичногоф числа.Данное. техническое решение посравнению с известным за счет введения вычитающего счетцика, двух группэлементов И, группы элемента ИЛИ,элемента ИЛИ и канала Фиксации единиц в обратном коде двоичного числапозволяет увеличить скорость подсчета количества единиц в двоичном64627 3 1 О 1 26 Формула изобретения 2 30 33 40 7 9 числе. Иаксимальное время подсчета единиц в двоичном числе уменьшается в два раза и равняется времени подсчета единиц в половине разрядов дво ичного числа. Устройство для определения количества единиц в двоичном числе, содержащее первый счетчик импульсов, первый элемент И, элемент И-НЕ, второй элемент И и канал фиксации единиц в прямом коде, состоящий из и триггеров, где я - количество разрядов двоичного числа, 2 и элементов И и и элементов ИЛИ, единичный выход триггера 1"го разряда, где 11и, соединен с первым входом соответствующего 1-го элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами (21+1)-го и (21+2)-го элементов И, вторые входы (21+1)-го и (21+2)-го элементов И, где 01(п), соединены соответственно с единичным и нулевым входами 1-го раз ряда двоичного, числа, выходы (21+ +1)-го и (21+2)-,го элементов И соединены соответственно с О входами триггера 1-го разряда и вторым вхо.дом 1-го элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И канала фиксации единиц а прямом коде, соединенные с управляющим входом устройства, с первыми входами первого и второго элементов И и с .первым входом элемента И-НЕ, выход которо-. го соедйнен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика и с входом синхронизации всех триггеров канала фиксации единиц в прямом коде, тактовый вход у стройства соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента И является управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения его быстродействия, введенвторой счетчик, элемент ИЛИ, перваяи вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ и канал Фиксацииединиц в обратном коде, выполненныйаналогично каналу Фиксации единиц впрямом коде, причем первые входы(21+1)-го и (21+2)-го элементов Иканала фиксации единиц в обратном коде соединены соответственно с нулевым и единичным входами 1-го разрядадвоичного числа, где 01и, управлякщий вход устройства соединен спервыми входами первого и второгоэлементов И канала фиксации единицв обратном коде, выход и-го элемента ИЛИ этого канала соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами второго элемента И и.злемента И-НЕ,выход первого элемента И соединенс входом синхронизации триггеровканала фиксации единиц в обратном коде и с счетным входом второго счетчика, информационные выходы первогои второго счетчикор соединены соответственно с первЫми входами соответствующих элементов И первой и вто"рой групп, выходы которых соединенысоответственно с первыми и вторымивходами элементов ИЛИ группы, выходы элементов ИЛИ группы являются инФормационными выходаью устройства,выход и"го элемента ИЛИ канала фиксации единиц в прямом коде соединенсо вторым входом элемента ИЛИ, первые и вторые входы элемента ИЛИ соединены со вторыми входами элементовИ соответственно второй и первойгрупп. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. "Электроника", том 52, В 26,с. 57-58, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР И 716041, кл, 6 06 Г 11/10, 15.02,80964627 Сос та ви тель И. Си гн алов актор С Патрушева Техред И.Гайду Корректор С.ШекмарЗаказ 7 30/2 ПодписноСССР 4 Л ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна Ф Тираж 731 НИИПИ Государствен по делам изобрете 13035) Москва, Хого комитетаий и открытиРаушская н