Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН ЗС 59 С 06 Р 7 И:,;, г:Ь 41",Фтв,НИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторскоебюро геофизического приборостроенияАН АЗССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР962936, кл.С 06 Р 7/62, 1980,2. Авторское свидетелЬство СССРпо заявке Р 3265359/18-24,кл.С 06 У 7/62, 1981 (прототип).(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, .дешифратор нуля,схему сравнения, управляемый делительчастоты, одновибратор, триггер, пятьэлементрв И, элемент Й-НЕ, первый ивторой элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединенс первыми входамй первого, второгои третьего элементов И, второй входпервого элемента И. - с первым входом элемента И-НЕ, с входом одновибратора и с первым информационнымвходом устройства, выход первогоэлемента И - с тактовым входом пер"вого счетчика, второй вход второго ".элемента И - с входом установки вединицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третийвход второго элемента И - с выходомэлемента И-НЕ, выход второго элемента И - с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элементаИ-НЕ - с входом управления делениеми вычитанием устройства, выход триггера - с вторым входом третьего,элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выходтретьего элемента И - с первым входомвторого элемента ИЛИ и с тактовымвходом управляемого делителя частоты, установочные входы которого сое" динены соответственно с. разрядными :выходами первого счетчика, с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно.с разрядными выходами реверсивного счетчика и с входами дешифратора нуля, выхЬд схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен.с, выходом одновибратора, а выход - с первым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход дешифратора нуля - с входом установки в нуль триггера, выход пятого элемен- Я та И - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с фЯ тактовым входом второго счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет возможности вы- а полнения операций сложения и вычита-,ния помимо операций умножения и деления временных интервалов, в него введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, причем выход третьего элементаИ соединен с первым входом шестого элемента И, выход .управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента Ц, выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, вторые входы четвертого и пятого элемейтов И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выход. второго элемента И - с первым входом девятого элемента И, выходы восьмс".о и девятого элементов И соединены соответственно с третьим и четвертым1072044 входами второго элемента .ИЛИ, вторые входы шестого и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соедиИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть. использовано в информационно- измерительных системах для выполнения арифметических операций над 5 времяимпульсными сигналами.Известно вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, схему сравнения, одновибратор и элементы И, ИЛИ, НЕ Щ .Однако устройство позволяет выполнять только операции деления время- импульсных сигналов, что ограничивает его функциональные возможности.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, содержащее. счетчики, первый из которых подключен счетным входом к выходу первого элемента И, а выходами - к первой 20 группе входов блока сравнения кодов, соединенного второй группой входов с выходами второго счетчика, а выходом с первым входом первого элемента ИЛИ второй вход которого через одновиб ратор подключен к шине ввода первого времяимпульсного сигнала и к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов и с первым вхо- ЗО дом второго элемента И, подключен. ного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а вы- ходом - к суммирующему входу второго счетчика, триггер, дешиФратор нуля, элемент И-НЕ, второй элемент ИЛИ,З 5 третий, четвертый и пятый элементы И и управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с выходом третьего элемента И и с первым входом второго элемента ИЛИ, управляю шими входами - с выходами первого счетчика, а выходом - с вычитающим входом второго счетчика, подключенного выходами к входам .дешифратора, нуляа входом обнуления - к выходу 45 четвертого элемента И. соединенного первым входом с шиной установки ре" жима "деление", первым входом эле.мента И-НЕ с первым входом пятого элемента И, а вторым входом - с пер" вым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу пятого элемента И, выход котонен с входом управления умножением устройства, второй вход девятого элемента И - с входом .управления вычитанием устройст- ва. рого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу третьего счетчика, причем. выход дешифратора нуля соединен с первым входом триггера, подключенного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а выходом . - к первому входу третьего элемента И, соединенного вторйм и третьим входами соответственно с выходом генератора. импульсов и с шиной установки режима "Умножение", а элемент И-НЕ подключен вторым входом к шине ввода первого времяимпульсного сигнала, а выходом - к третьему входу второго элемента И 2.. Недостатком этого устройства является то, что онопозволяет выполнять только операции деления и .перемножения времяимпульсных сигналов, что ограни.:ивает.его функциональные возможности.Цель изобретения - расширение Функциональных воэможностей устройства за счет воэможности выполнения операций сложения и вычитания помимо .операций умножения и деления временных интервалов Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, реверсиврый счетчик, дешифратор нуля, схему сравнения, управляемый делитель частоты, одно- вибратор, триггер, пять элементов И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И - с первым входом элемента И"НЕ,.с входом одновибратора и с первые информационным входом устройства, выход первого элемента И с тактовым входом первого счетчика, второй вход второго элемента И соединен с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И - с выходом элемента И-НЕ, выход,второго элемента И - с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента И-НЕ -с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера - с вторым входом третьего элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьего .элемента И - с первым входом второго . элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя частоты, уста,новочные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами 10ервого счетчика, с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами реверзивного счетчика и с входами дешиф ратора нуля, выход схемы сравнения", соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибра тора, а выход - с первым, входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И.соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход дешифратора нуля - с входом установки в 25 нуль триггера, выход пятого элемента И - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого сеединен с тактовым входом второго счетчика, введенышестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий эле" мент ИЛИ, причем выход третьего элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента И, З 5 выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчи- .40 ка, вторые входы четвертого и пятого. элементов И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выход второго элемента И- с первым входом девятого элемента И, выходьгвосьмого и девятого элементов И соединены соответетвенно с, .третьим и четвертым входами второ-. го элЕмента ИЛИ, вторые входы шес.того и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соединен с входом управления умножением устрой ства, второй вход девятого элемента И - свходом управления вычитанием устройства.На чертеже показана функциональная схема устройства. 60Вычислительное устройство содер-. жит генератор 1 тактовых импульсов,: выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И 2 и 3, элемент И-НЕ 4, один из 65 входов которого подключен к первому информационному входу 5 устрой.ства и к второму входу первого элемента И 2, другой вход - к входу 6 управления делением и вычитанием устройства, а выход, - к второму входу второго элемента И 3, третий вход которого подключен к второму информационному входу 7 устройства, а выход - к суммирующему входу реверсивного счетчика 8, выходы которого соединены с входами первой группы схемы 9 сравнения, входы второй группы которой соединены с выходами первого счетчика 10,. счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И 2, одновибратор 11, вход которого подключен к первому информационному входу 5 устройства, а выход - к одному из входов первого элемента ИЛИ 12, другой вход которого соединен с выходом схемы 9 сравнения, дешифратор 13 нуля, входы которого соединены с,выходами реверсивного счетчика 8, а выход в , с однйм из входов триггера 14, другЬй вход которого подключен к второму информационному входу 7 уотройства, а выход - к первому входу.третьего элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов, третий вход - с входом 16 управления умножением и сложением устройства, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ 17 и со счетным входом управляемогоделителя 18 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого счетчика 10, четвертый элемент И 19, входы которого соединены с выходом схемы 9 сравнения и с входом 20 управления делением .устройства, а выход - с входом сброса счетчика 8, пятый элемент И 21, входы которого соединены с входом 20 управления делением устройства и с выходом первого элемента ИЛИ 12, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ 17, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 22, шестой и седьмой элементы И 23 и 24, перпервые входы которых соединены с входом 25 управления сложением и входом 26 управления умножением устройства соответственно, вторые входы - с выходами третьего элемента И 15 и управляемого делителя 18 частоты, а выходы через третий элемент ИЛИ 27 - с вычитающим входом счетчика 8, восьмой элемент И 28, входы которого соединены с входом 29 управления вычитанием устройства и с выходом второго элемента И 3, а выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ 17, и девятый элемент И 30, входы которого соединены с входом 25 управления сложением устройства и с выходом первого элемента И 2, авыход - с четвертью входом второго элемента ИЛИ 17.Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов. Тот или иной режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокого уровня на соответствующие управляющие входы устройства.Режим деления временных интервалов .Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической "1" (в дальнейшем разрешающего потенциала) на входы 6 и 20 устройства. При этом подготавливаются элементы И 19 и 21 и элемент И-НЕ 4. Импульсы тактовой частоты с. выхода генератора 1 тактовой частоты проходят через элемент И 2 в течение временного интервала Т 1, поданного на первый информационный вход 5 устройства, и поступают на счетчик 10, содержимое которого линейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным Ж,=ТГ где 1, - частота импульсов генератора 1 тактовых импульсов. Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчике 10 в течение всего цикла измерений.Первый временной интервал, кроме того, инвертируется элементом И-НЕ 4 и подается на элемент И 3, закрывая последний, в результате импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов в течение временного интервала Т не проходят на суммирую" щий вход реверсивного счетчика 8.В момент времени, соответствую" щий окончанию временного интервала Т одновибратор 11 формирует короткий импульс, который через элементы ИЛИ 12, Й 21 и ИЛИ 17 заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Ту, (Т Т ) "уложился" ровно один временной интервал Т . Одновременно элемент И 3 открывается, так как на выходе элемента И-НЕ 4 теперь высокий потенциал, и импульсы с выхода генератора 1 тактовой частоты начинают заполнять реверсивный счетчик 8, содержимое которого увеличивается до тех пор, пока не станет равным Б Момент равенства фиксируется схемой 9 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает в нуль реверсивный счетчик 8 и, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в счет" чик 22. Это значит, что в больший ременной интервал Т уложился второй временной интервал Т . Содержимое реверсивного с 1:ерника8 опять начинает увеличиваться, таккак элемент И 3 открыт и импульсы свыхода генератора 1 тактовых импульсов продолжают поступать на указан ный счетчик и увеличивается до техпор, пока не станет равным Н .Дальнейшая последовательность операцийаналогична рассмотренной: срабатываетсхема 9 сравнения, импульс с выхода 19 которой, пройдя через элемент И 19,сбрасывает реверсивный счетчик 8 внуль, кроме того, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17, он заносится в счетчик 22 и т.д.Процесс вычисления заканчиваетсяв момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Т,при этом в счетчике 22 образуетсякод, отображающий целую часть отношения Т 2/Т, каФ результат деленияинтервалов времени.Режим перемножения временных интервалов.Этот режим задается путем подачиразрешающего потенциала на входы 16и 26 устройства, При этом подготавливаются элементы И 15 и 24В течение времени, равного длительности временных интервалов Т и Т 2счетчики 10 и 8 считают импульсы, 30 формируемые генератором 1 тактовыхимпульсов, В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т 1, код в счетчике 10, устанавливающий требуемый коэффициент делеЗ 5 ния управляемого делителя 18 частоты,равен Бт, . В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т и переключению триггера 14 вположение "1", код в реверсивном счет чике .8 равен Втг = Т 7 ТоПотенциал высокого, уровня с выхода триггера 14 подается на один изуправляющих входов элемента И 15(на другой управляющий вход этого 45 элемента в данном режиме подан разрешающий потенциал с входа 16 устройства), открывая. его, в результатеимпульсы с выхода генератора 1 тактовых .импульсов, проходят через элеО менты И 15 и ИЛЙ 17 на счетный входсчетчика 22 и проходят через элементИ 15, делитель 18 частоты и элементыИ 24 и ИЛИ 27 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. На выходе делителя 18 частоты с коэффициентом де.55 ления, равным Бъ., частота импуль. сов равна То/Нт, . Эти импульсы,поступая на вычйтающий вход реверсивного счетчика 8, "списывают" содержащийся в нем код Б до тех пор, 60 пока содержимое счетчика не станетравным нулю. В этот момент временидешифратор 13 нуля, подключенный квыходам реверсивного счетчика 8, формирует импульс, который возвращает 65 триггер 14 в исходное положение "0",при этом прекращается поступление импульсов генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 22 (через элементы И 15 и ИЛИ 17) и .делитель 18 частоты (4 ерез элемент И 15).Можно показать, что триггер 14 находится в положении "1" в течение временийС , равного(1)1 о 0За время ЬС в счетчике 22 образован код, равный (с учетом формулы (1)н =Ьс= ит,ит (2)Этот код, как следует из равенства (2), отображает результат перемножения временных интервалов.Режим сложения временных интервалов. 20Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы 16 и 25 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15, 23 и 30.Как и в предыдущем режиме, в те чение времени, равного длительности временных интервалов Т и Т,. счетчики 10 и 8 считают импульсы генератора 1, которые поступают на их счетные входы через элементы И 2 и 3 соответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И 2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 поступают на счетный вход счетчика 22, в котором за интервал времени Т И (в течение которого открыт элемент И 2) формируется (и хранится до окончания временного интервала Т) код М . В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т 2 и переключению триггера 14 в положение "1",код в ре версивном счетчике 8 равен ВПотенциал высокого уровня с прямого выхода триггера 14 подается на управляющий вход элемента И 15, открывая его, в результате импульсы с 45 генератора 1 тактовых импульсов проходят через этот элемент и поступают на счетный вход счетчика 22 (через элемент ИЛИ 17) и на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 (через элемейты И 23 и ИЛИ 27), "списывая" содержащийся в нем .код Б до техЧ 2 пор, пока содержимое реверсивного счетчика 8 не станет равным нулю. Вэтот момент времени дешифратор 13нуля формирует импульс, которым триггер 14 возвращается в исходное положение "0". При этом прекращается поступление импульсов, генератора 1 насчетчики 22 и 8, так как разрешающийпотенциал с соответствующего. управляющего входа элемента И 15 снимается.За время Ь с от установки триггера14 в положение "1" до обнуления реверсивного счетчика, 8 в счетчик 22 попоступает число импульсов, равноеИ 2. , а так как в счетчик 22 предварительно записан код ю (путемподсчета импульсов с выхода элементаИ 2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 завремя Т ), то результирующий код внем окажется равным Б = Б + 04,что соответствует результату сложения временных интервалов.Режим вычитания временных интер-валов.,Этот режим задается путем подачиразрешающего потенциала на входы би 29 устройства. При этом подготавливаются элементы И 28 и И-НЕ 4.При наличии на входе б разрешающего потенциала первый временной интервал инвертируется элементом И-НЕ4 и, поступая на элемент И 3, закрывает его на время, равное Т. Этозначит, что в течение временного интервала Т,(, начало которого совпадает с началом интервала Т, импульсыгенератора 1 не могут пройти черезэлемент И 3, т.е. из. Т как бы"вырезают" ТВ момент времени, соответствующийокончанию интервала Т, элемент И 3открывается и на его выходе появляются счетные импульсы генератора 1,которые через элементы И 28 и ИЛИ 17(в течение времени, равного Т-Т,поступают на счетчик 22, формйруя внем код, пропорциональный И -И ,и отображающий результат искомойоперации.Таким образом, изобретение позволяет выполнять операции деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов, что расширяет его Функциональные Возможности и область применения.1072044 7/41 Тираж б 99 Подпис НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д Заказ филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Составитель В.Гусеведактор Н.Бобкова. ТехредЛ.Микеш Корректор М.Ша