Управляемый арифметический модуль

119) 111) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Ц 51) 0 06 У 7/38 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Грузинский ордена Ленина,и ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институтим. В.И, Ленина(53) 681.325(0888) модуля, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответ,ственно с вторым и третьим управляющими входами управляемого арифметического модуля, второй вход десятого элемента И соединен с первым информационным входом управляемого арифметического модуля, первый вход второго элемента И соединен с первым входом седьмого элемента И, вторые входы второго элемента И и седьмого элемента И подключены соответственно к первому и второму выходам управляемого арифметического модуля, а также соответственно к инверсному и прямому выходам дополнительного триггера, единичный аР вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а нулевой вход подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, пятый управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с первым входом чет- - вертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одиннад, цатого элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом основного триггера и третьим выходом управляемого арифметического мо,дуля, четвертый информационный вход которого соединен с первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен к шестому управляющему входу управляемого арифметического модуля, пятый и шестой информационные входы которого соедине-ны с вторыми входами соответственно пятого и шестого элементов И, седьмой управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, четвертый выход управляемого арифметического модуля соединен с прямым выходом основного триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет увеличения чис(56) 1. Авторское свидетельство. СССРР 265565, кл. С 06 Р 7/38, 1970.2, Авторское свидетельство СССР(прототип),(54)(57) УПРАВЛЯЕМЫИ АРИФМЕТИЧЕСКИЙМОДУЛЬ, содержащий основной и дополнительный триггеры, одиннадцатьэлементов И, четыре элемента ИЛИ,причем выходы первого, второго,третьего и четвертого элементов Исоединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входомосновного триггера, выходы пятого,шестого и седьмого элемейтов И соединены соответственно с первьм, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключенк нулевому входу основного триггера,прямой выход которого соединен спервым входом восьмого элемента И,выход которого соединен с первымвходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу девятого элемента И, первые входы первого, четвертого, третьегои десятого элементов И соединенысоответственно с первым, вторым,третьим и четвертым управляющимивходами. управляемого арифметического модуля, вторые входы первого,третьего и четвертого элементов Иподключены соответственно к первому,второму и третьему информационнымвходам управляемого арифметического К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1062688 ла выполняемых операций и упрощения .управляемого арифметическогомодуля, первый вход седьмого элемента И соединен с выходом десятогоэлемента И, вторые входы восьмогои одиннадцатого элементов И соединеИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реализации узлов и устройств цифровых вычислительных машин методами интегральной технологии со средним и большим уровнями интеграции.Известен управляемый арифметический модуль, содержащий триггер,пер,вый управляемый логический блок, который содержит двенадцать элементов И, четыре элемента ИЛИ, четыре элемента НЕ, второй управляемый логический блок, который содержит четыре элемента И и один элемент илиНедостатком данного управляемого арифметического модуля являются ограниченные функциональные возможности, поэтому невозможно его использование для реализации нерегулярных устройств цифровой вычисли тельной машины, Кроме того, значительна сложность данного управляемого арифметического модуля.Наиболее близким техническим решением к изобретению является управляемый арифметический модуль, содержащий основной и дополнительный триггеры, тринадцать элементов И и семь элементов ИЛИ, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов Й соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ выход которого соединен с единичным входом основного триггера, выходы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу основного триггера, прямой 40 выход которого соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу девято-. 45 го элемента И, первые входы первого, четвертого, третьего и десятого элементов И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым управляющими входами упРав О ляемого арифметического модуля, вторые входы первого третьего и четвер ны соответственно с девятым и восьмым управляющими входами управляемого арифметического модуля, пятый ишестой выходы которого соединенысоответственно с выходами седьмогои второго элементов И. того элементов И подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам управляемого арифметического модуля, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим управляющими входами управляемого арифметического модуля, второй вход десятого элемента И соединен с первым информационным входом управляемого арифметического модуля, первые входы второго и седьмого элементов И подключены к выходу четвертого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно десятого и одиннадцатого элементов И, вторые входы второго и седьмого элементов И подключены соответственно к первому и второму выходам управляемоуо арифметического модуля, а также соответственно к инверсному и прямому выходам дополнительного триггера, единичный вход которого . подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а нулевой вход подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, пятый управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом основного триггера и третьим выходом управляемого арифметического модуля, второй вход двенадцатого элемента И соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с шестым управляющим входом управляемого арифметического модуля и первым Входом седьмого эЛемента ИЛИ, седьмой и восьмой управляющие входы управляемого арифметического модуля подключены к вторым входам соответственно шестого и седьмого элементов ИЛИ,третьи входы которых соединены с выходом тринадцатого элемента И, первый вход которого соединен с девятым управляющим входом управляемого арифметического модуля и с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого соединен с вторым информационным входом управляемого арифметического модуля, четвертый информационный вход которого соединен с первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен к десятому управляющему входу управляемого арифметического модуля, пятый.и шестой информационные входы которого соединены с вторыми входами соответственно пятого и шесто.- го элементов И, второй вход шестого элемента И соединен с вторым входом тринадцатого элемента И, одинннадцатый управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, четвертый выход управляемого арифметического модуля соединен с прямым выходом основного триггера 2.Недостатками известного управляемого арифметического модуля являются сложность и ограниченные функциональные возможности.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за свет увеличения числа выполняемых операций и упрощение модуля. Поставленная цель достигаетсятем, что управляемый арифметическиймодуль, содержащий основной и дополнительные триггеры, одиннадцать элементов И, четыре элемента ИЛИ, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ выход которогосоединен с единичным входом основного триггера, выход пятого, шестогои седьмого элементов И соединенысоответственно с первым, вторым итретьим входами второго элементаИЛИ, выход которого подключен к ну"левому входу основного триггера,прямой выход которого соединен спервым входом восьмого элемента И,выход которого соединен с первымвходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу девятого элемента И, первые входы первого, четвертого, третьего и десятого элементов И соединены соответственно с первым, вторым,третьим и четвертым управляющимивходами управляемого арифметического модуля, вторые входы первого, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам управляемого арифметического модуля, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим управляющими входами управляемого арифметического модуля, второй вход десятого элемента И соединен с пер.- вым информационным входом управляе мого арифметического модуля, первыйметического модуля соединен с прямым выходом основного триггера, дополнительно первый вход седьмогоэлемента И соединен с выходом десятого элемента И, вторые входы восьмого и одиннадцатого элементов Исоединены соответственно с девятыми восьмым управляющими входами управляемого арифметического модуля,пятый и шестой выходы которого сое 35 40 динены соответственно с выходамиседьмого и второго элементов И,На чертеже представлена схемапредлагаемого управляемого арифметического модуля.Управляемый арифметический модульсодержит основной 1 и дополнительный 2 триггеры, одиннадцать элементов И 3 - 13, четыре элементаИЛИ 14 - 17, управляюцие входы 18.26, информационные входы 27 - 32,выходы 33 - 38,45 50 55 На управляющие и информационныевходы управляемого арифметическогомодуля подаются следующие сигналы:Ч - Ч - управляющие сигналы уп 9равляющие входы 18 - 26соответственно);Х - 1-й - разряд кода Х первыйинформационный вход 27;О + 1- содержимое соседнегостаршего разряда второй .информационный вход 28; 60 65 вход второго. элемента И соединен с первым входом седьмого элемента И, вторые входы второго элемента И и седьмого элемента И подключены соответственно к первому и второму вы ходам управляемого арифметическогомодуля, а также соответственно к инверсному и прямому выходам дополнительного триггера, единичный вход которого подключен к выходу третье го элемента ИЛИ, а нулевой входподключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, пятый управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом основного триггера и третьим выходом управляемого арифметического модуля четвертый информационный вход которого соединен с первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен к шестому управляющему входу управляемого арифметического модуля, пятый и шестой информационные входы которого соединены с вторыми входами соответственно пятого и шестого элементов И, седьмой управляющий вход управляемого арифметического модуля соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, четвертый выход управлемого ариф 1062688Ц,- 1- содержимое соседнего младшего разряда (третий информационный вход .29);У й - разряд кода ,(четвертый информационный вход30) р(, -1 " содержимое соседнегомладшего разряда (пятыйинформационный вход 31);9,+1 - содержимое соседнего стар шего разряда (шестой инФормационный вход 32),Сигналы 7, -Ч обеспечивают выполнение следующих операций:М,(вход 18 - прием операнда Х; восновной триггер 1и логическое сложение;Ч (вход 19) - сдвиг в сторону старших разрядов;Ч(вход 20) - сдвиг в сторону млад ших разрядов;М(вход 21) - сложение поэо 32;Ч(вход 22) - установка на нульдополнительного триггера 2; 25Ч(вход 23 - прием операнда У вдополнительный .триггер 2;7 (вход 24) - установка на нуль7основного триггера 1;30Ч(вход 25) - коньюнкция содержимых основного 1 идополнительного 2триггеров;Ч (вход 26) - диэъюнкция содержимых основного 1 идополнительного 2триггеров,С помощью управляемого арифметического модуля реализуются все 16функций булевой алгебры двух переменных, некоторые функции трех ичетырех переменных, функция двухсамостоятельных регистров, функциядвуступенчатого регистра, функцияпреобразования параллельного кодав последовательный и наоборот, Функция реверсивного регистра сдвигачисла, функция двоичного суммирующего или вычитающего счетчика, функция циклического реверсивного регист ра сдвига, функция распространенияединицы, нуля и др.Используя два и более управляемых арифметических модулей, можнореализовать и более сложные Функции, 55в частности, функции параллельногосумматора как с последовательным,так и со сквозным переносом, функции схем контроля, функции сравнения кодов, функции дешифратора, шиф." 60ратора, коммутатора каналов, Функции преобразования кода Грея в дво"ичный и наоборот, и др.С помощью предлагаемого управляемого арифметического модуля реали зуются как сингулярные булевые Функции и функции двух переменных, так и некоторые функции трех, четырех и более. переменных.С целью иллюстрации реализации логических функций на управляемомарифметическом модуле приведено описание функционирования модуля при реализации отдельных функций.Функция поразрядной конъюнкции двух двоичных чисел выполняется следующим образом.Операнд У 1 подается на четвертый информационный вход 30, и сигналом Уб(вход 23) через девятый элемент И 11 и третий элемент ИЛИ 16 заносится в дополнительный триггер 2, Операнд Х, подается на первый информационный вход 27, и сигналом Ч (вход 18) через первый элемент И 3 и первый элемент ИЛИ 14 заносится в основной триггер 1. Предварительно основной 1 и дополнительный 2 триггеры соответственно сигналами М 7 (вход 24) и 96 (вход 22) устанавливаются в нулевое состояние. Для осу" ществления операции конъюнкции подается сигнал М 8 ( вход 25), и содержимое основного триггера 1.с инверсного выхода через элементы И 13 и ИЛИ 17 переписывается в дополнительный триггер 2, В результате в дополнительном триггере 2 (выход 34) устанавливается логическое произведение.Последовательность выполнения Функции поразрядной дизъюнкции аналогична предыдущему, но вместо сигнала Ч (вход 25) следует подать сигнал Ч (вход 26)Функция поразрядной дизъюнкции реализуется также при подаче управляющих сигналов 1 (вход 18) ивход 23) . Прямые коды Хи У подаются на первый 27 и четвертый 30 информационные входы, и через элементы И 3, ИЛИ 14, И 11 и ИЛИ 16 подаются на прямые входы основного 1 и дополнительного 2 триггеров, В результате в основном триггере 1 получаем сумму Х, Ч Х, а в дополнительном триггере 2 - У,Ч У, где Х, и У, - содержимое основного 1 и дополнительного 2 триггеров, т,е. третий и четвертый переменные. Далее можно получить 1,Х; Ч Х)Ч (У Ч У;) или(Х Ч Х )К У Ч У 4) и тфдфФуйкция сложейия по во) 2 двух двоичных операндов Х и У выполняется следующим образом.Сигналами Ч (вход 24) и 3(вход 22) основной 1 и дополнительный 2 триггеры устанавливаются в нулевое состояние. Сигналом Ч 4 (вход 21) операнд Х; от первого информационного входа 27 через десятый элемент И 12 подается на первые входы второго 4и седьмого 9 элементов И, в результате чего в основном триггере 1устанавливается сумма Х О О ( Осложение пощоЗ 2). СигналомЧ 8 вход25) 8 Ч(вход 26) содержимое основного триггера 1 переписывается вдополнительный триггер 2. Повторноподается сигнал Ч 4 (вход 21), и второй операнд У, подаваемый с первого информационного входа 27, пройдяэлементы И 12 и И 4 (или И 9), восновном триггере 1 устанавливаетсумму ХО У . Результат выдаетсяна четвертом выходе 36 управляемогсарифметического модуля.Для реализации функций Пирса,Шеффера и эквивалентности производится дизъюнкция, конъюнкция и сложение по щей 2 соответственно, ирезультаты устанавливаются на инверсных выходах основного 1 (третий выходы модуля, выход 35) и дополнительного 2 (первый выход модуля, выход 33) триггеров.функция сдвига в сторону младших разрядов осуществляется за дваполутакта. В первом полутакте сигналом Ч (вход 20) парафазный кодсодержимого дополнительного триггера 2 6; Я ) (- 1) -го разряда через второй (вход 28) и шестой(вход 32) информационные входы ичерез третий 5 и шестой 8 элементыИ переписывается в основной триггер1 1 -го разряда. Перепись из основного триггера 1 в дополнительныйтриггер 2 осуществляется сигналомЧц (вход 25) 8 Ч 9 (вход 26),Функция сдвига в сторону. старших разрядов осуществляется аналогично предыдущему за два полутакта.Сигналом Ч,(вход 19) парафаэныйкод содержимого дополнительноготриггера 2 (+ 1) -го разряда подается на третий (вход 29) и пятый(вход 31) информационные входы ( -горазряда. Открывается четвертый элемент И б или пятый элемент И 7 ивозбуждается соответствующий входосновного триггера 1-го разряда.Перепись в дополнительный триггер 2осуществляется сигналом У 8(вход 25)б Ч(вход 29) .Счетчик работает, как обычныйдвухтактный суммирующий двоичныйсчетчик с последовательным переносомДля создания структуры многоразрядного двоичного счетчика пятый выход 37-го управляемого арифметического модуля соединяется с первыминформационным входом 27 ( + 1) -гоуправляемого арифметического модуля.Двоичный счет осуществляется после установки основного 1 и дополнительного 2 триггеров в нулевое состояние сигналами Ч (вход 24)и Ч (вход 22) . Импульсы счета поступаютна первый информационный вход 27управляемого арифметического модуляпервого разряда счетчика.До начала счета на четвертые управляющие входы 21.подается низкийуровень синхроимпульса, а на восьмые 25 и девятые 26 управляющие входы - высокий уровень. При подачепервого импульса счета на первый информационный вход 27 младшего раэ ряда счетчика одновременно на четвертые управляющие входы 21 поступает высокий уровень синхроимпульса,который через десятый 12 и второй 4логические элементы И переводит ос новной триггер 1 первого разрядасчетчика из состояния "О" в состояние "1". За второй полупериод синхроимпульса, который подается на восьмые 25 и девятые 26 управляющие входы, дополнительный триггер 2 переходит.из состояния "О" в состояние"1". После подачи второго импульсасчета и первого полупериода синхроимпульса основной триггер 1 первогоразряда счетчика переходит в состояние "О". Одновременно с пятого выхода 37 управляемого арифметического модуля первого разряда счетчикавысокий уровень сигнала подаетсяна первый информационный вход 27управляемого арифметического модуля,второго разряда счетчика и переводитосновной триггер 1 второго разрядав состояние "1" и т.д. 60 35 40 45 50 55 Благодаря введенному в модуле шестому выходу 38, управляемый арифметический модуль работает в режиме двоичного вычитающего счетчика.Каждый разряд двоичного 1 -разрядного сумматора синтезируется на основе двух управляемых арифметических модулей М и М . Для этой цели требуется производить следующие соединения входов и выходов модулей: второй выход 34-го ( = 1,Я 1) управляемого арифметического модуля М" соединяется с первым информационным входом 27-го модуля М+, пятый выход 37 1-го (1 = 1 Д " - 1) модуля М соединяется с первым информационным входом 27 (1+. 1) -го модуля М , Сумматор работает по тактам, Количество тактов зависит от количества разрядов сумматора и определяется по формуле/Ч = 3 (и + 1) Используя один управляемый арифметический модуль в качестве разряда операционного устройства, возможно осуществить 76 различных арифметических и логических функций. При использовании в качестве разряда операционных устройств двух и более управляемых арифметических модулей1062688 предлагаемого модуля по Квайну равно 42, известного - 58. Кроме того, с помощью предлагаемого модуля можно выполнить 86 (с помощью известного - 39) равных логических, ариф метических и специальных вычислительных функций. Зб,37 33 Составитель А.КлюевТехредЛ.Иикеш Корректор В. Гири едактор Т,Кугрыше Заказ 1 Д 218 49 Тираж 706 П ударственного комите изобретений и откры а, Ж, Раушская на ВНИИПИ Г по дел 3035, МосПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал количество реализуемых функций возрастает до 86.Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в значитель-, ном упрощении модуля. В модуль введены новые связи, что исключает ряд логических злементов. Сложность дписноеа СССРийд. 4/5