Устройство для вычисления разности число-импульсных кодов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ СКОМУ С Н ов й,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) В,И, Абакумов, Е.Н. Бантюк З.Б. Бантюкова, О.А. Малиновски Т,ф, Манешина и В.К. Шутов (71) Украинский заочный политехнический институт(56) 1.Авторское свидетельство С В 541165, кл. С 06 Г 7/04, 1973,2. Авторское свидетельство СССР Ф 750486, кл.С 06 Р 7/50, 1978(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСННХ КОДОВ, со- " держащее счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элемен.ты И, первые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входы первого и вторОго элементов И объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на информационные входы устройства, счетчик выполнен инверсным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы за-держки; первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и 1 К-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и чет вертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго зле,8011, 1 8995 ментов задержки соединены соответственно с вторыми входами третьего ичетвертого элементов И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входомустановки в ноль ЭК-триггера, входыпервого и второго формирователей импульсов являются информационными, входами устройства, выходы первого ивторого Формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки ис первым и вторым входами элементаИ-НЕ, выход которого соединен с вхо-,дом установки в единицу 3 К-триггера,выход третьего элемента И соединенс суммирующим входом реверсивногосчетчика, выход четвертого элемента Исоединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента Ии с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходыкоторого соединены соответственно спервыми входами элеменТов И первойгруппы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами. первогоэлемента И, выходы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства,инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены,соответственно с первыми входами элементов Ивторой группы, вторые входы которыхобъединены и соединены с выходамитретьего элемента задержки, выходыэлементов И второй группы являютсявыходами отрицательной разности,чисел устройства.1 087Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при создании специализированных вычислителей.Известно устройство для определения. разности, содержащее реверсивныйсчетчик, узел распределения входныхсигналов, дешифратор, элементы Ии ИЛИ 117,Недостатком данного устройства 1 Оявляется невозможность работать с ко- .дами, представленными импульсами раз-личной частоты.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для определения разности,содержащее счетчик, первый и второйэлементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем прямой и инверсныйвыходы знакового разряда счетчикаподключены к первым входам первогои второго элементов И соответственно, а вход счетчика поключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к шинам первого и второго чисел, входывторого элемента ИЛИ подключены квыходу первого элемента И и первойуправляющей шине, а выход второгоэлемента ИЛИ - к счетным входам всехразрядов счетчика, вторые входы первого и второго элементов И подключены к второй управляющей шине, выходвторого элемента И подключен к счетному входу младшего разряда счетчи-:ка 2 3.35Недостатком данного устройстваявляется его низкое быстродействие 1так как числа на входы должны подаваться раздельно во времени.40Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на его информационные входы.Поставленная цель достигается тем 45что в устройстве для вычисления разности число-импульсных кодов, содержащемсчетчик, первый и второй элементы ИЛИ,первый и второй элементы И, первыевходы которых соединены соответствен 50но с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входыпервого и второго элементов объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства, счетчик выполнен реверсивным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И,первая и вторая группы элементов И,первый, второй и третий элементы за 995 2держки, первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и ЭК-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которыхсоединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов задержки соединены соответст-.венно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И,выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль ЭК-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элементов И-НЕ, выход которого соединен с входом установки в единицу ЗК-триггера, выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И, входы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходь 1 элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности чисел устройства.На чертеже представлена функциональная схема устройства для вычисления разности число-импульсных кодов,Устройство содержит первый и второй формирователи 1 и 2 импульсов, первый и второй элементы 3 и 4 задержки, элемент И-НЕ 5, первый элемент ИЛИ 6, ЭК-триггер 7, первый и второй элементы И 8 и 9, второй элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, третий и четвертый элементы И 12 и 13, третий элемент 14 задержки, первую группуэлементов И 1 5, вторую группу элементов И 16, первую и вторую информационные шины 17 и 18, шину 19 окончания подачи кодов, шины 20 иоложительной разности чисел, шины 21 отрицательной разности чисел, причем первая .и вторая информационные шины 17 и 18 соединены соответственно с входами первого и второго формирователей 1 1:и 2 импульсов, выходы которых соеди;иены соответственно с входами первого и второго элементов 3 и 4 задержки и с первым и вторым входами элемента И-НЕ 5, выход которого соединен 5 с входами установки в единицу ЭХ- триггера. 7, выходы первого и второго элементов 3 и 4 задержки соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и 13 и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ 6, выход первого эле мента ИЛИ 6 соединен с входом установки в ноль ЭК-триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и 13, выход третьего элемента И 12 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, выход четвертого элемента И 13 соединен с пер вым входом второго элемента ИЛИ 1 О,второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 9, а выход второго элемента ИЛИ 1 О соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика3511, инверсный и прямой знаковые раз- " рядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И 8 и 9, вторыевходы которых объединены и соединеныс шиной 19 окончания подачи кодов,40 выход второго элемента И 9 соединен с входом третьегоэлемента 14 задерж- ки, прямые разрядные выходы реверсивного счетчика 11 соединены соответст 45 венно с первыми входами элементов И15 первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И 8, а выходы соединены соответственно с шинами 20 поло- жительнои разности чисел, инверсные50 разрядные выходы реверсивного счетчи- ка 11 соединены соответственно с первыми входами элементов И 16 второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом третьего55 элемента 14 задержки, а выходы соединены соответственно с шинами 21 отрицательной разности чисел. Длительность импульсов Й на выходахформирователей 1 и 2 импульсов устанавливается не менее времени переходных процессов реверсивного счетчика11, возникающих при поступлении импульса на один из его входов.Элементы 3 и 4 задержки задерживают импульсы на времябез измененияих длительности. Величина С выбирается большей й на время срабатыванияэлемента И-НЕ 5 - й сР 5 и триггера7 - есР 7т е Т Ъ + 5+17 для тогочтобы к. моменту появления ймпульса навходе элемента И 12 (или И 13) былаисключена воэможность срабатываниятриггера 7Величина задержки элемента 14 выбирается больше времени переходных процессов в реверсивном счетчике 1возникающих при поступлении на еговход импульса. Реверсивный счетчик 1имеет .и + 1 разряд,из которых и разрядов являются числовыми, а и + 1- йразряд - знаковым.На первые выходные шины 20 выдается разность чисел А-Б, имеющая положительный знак, т,е, при А Б на вторыевыходные шины 21 выдается разностьчисел А-Б, имеющая отрицательный знак,т.е, при А ( Б.Устройство для вычисления разностиработает следующим образом.В исходном состоянии реверсивныйсчетчик 11 и триггер 7 находятся в нулевом состоянии (цепи установки в исходное состояние не показаны), навходных и выходных шинах отсутствуютсигналы, на выходе элемента И-НЕ 5присутствует единичный сигнал.Устройство начинает работать приподаче одного из чисел А (по шине 17)или Б (по шине 18). Подача кодов чисел А и Б может осуществляться какраздельно во времени, т.е. сначалакод одного из чисел, а потом второго,так и одновременно, т,е. коды обоихчисел подаются в один и тот же промежуток времени, После подачи кодовобоих чисел на шину.19 подается импульс окончания подачи кодов. Частота импульсов в кодах, поступающихна разные входы устройства, можетбыть различна,При поступлении импульса кода на одну из входных шин 17 (или 18) и отсутствии импульса на другой 8 (или 17) в течение времени й срабатывает соответствующий формирователь 1 (или1087995 2) импульсов и по переднему франтувходного импульса формирует на выходе импульс длительностью , Импульсс выхода формирователя 1 (или 2) импульсов запускает элемент 3 (или 4)задержки и поступает на один из входов элемента И-НЕ 5, который закрытиз-эа отсутствия импульса на второмвходе. Через время Т импульс с выхода элемента 3 (или 4)задержки поступает на вход элемента И 12 (или 13),который открыт по второму входу, идалее - на суммирующий (или через элемент ИЛИ 10 на вычитающий) вход реверсивного счетчика 1 и фиксируется им.,5Одновременно импульс с выхода элемента 3 (или 4) задержки, поступая черезэлемент ИЛИ 6, подтвержцает нулевоеположение триггера 7 по своему задне.му Фронту. 20При поступлении импульса кода наодну из шин 17 (или 18) и поступлении импульса кода на другую шину 18(или 17) в течение времени й аналогично предыдущему срабатывают формирователи 1 и 2 импульсов и запускаются элементы 3 и 4 задержки, В моментсовпадения по времени импульсов срабатывает элемент И-НЕ 5 и по заднемуФронту (перепаду 1-0) выходного сигнала устанавливает триггер 7 в единичное положение, при этом закрываются элементы И 12 и 13, Через время . после появления импульса на выходе того формирователя 1 (или 2) им 35пульсов, который начал срабатыватьпервым, появляется единичный сигнална втором К-входе триггера 7 (нотриггер не срабатывадт по перепаду0-1), Импульсы с выходов элементов3 и 4 задержки не проходят через элементы И 12 и 13 на входы реверсивного счетчика 11. Импульсы с выходовэлементов 3 и 4 задержки в этом случае складываются по длительности,элементом ИЛИ 6, т.е. на выходе элемента45ИЛИ 6 будет один импульс, начинающийся в момент появления импульса на од-ном из его входов, а заканчивающийсяв момент окончания импульса на другом . его выходе, В момент окончания импуль 50са на выходе элемента ИЛИ 6, т.е. поего заднему фронту (по перепаду 1-О),триггер 7 устанавливается в нулевоеположение. Таким образом, в этом случае на входы реверсивного счетчика 11импульсы не пропускаются, т,е, схемаосуществляет вычитание беэ участияреверсивного счетчика 11. 6Работа устройства при различныхвариантах подачи кодов чисел и различных отношениях величин чисел,Коды чисел подаются раздельно во времени,1 АБ, первым подается код числа А.Импульсы кода числа А с шины 17 поступают через Формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И12 на суммирующий вход реверсивногосчетчика 11, в котором после окончания подачи кода будет записано числоА. Далее, с шины 18 поступает код числа Б, импульсы которого через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элемент И 13 и элемент ИЛИ 10 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записано число А-Б, знаковыйразряд реверсивного счетчика 11 находится в нулевом положении (т.е. числоА-Б )0) и элемент И 8 подготовлен кработе. Импульс окончания подачи кодов с шины 19 проходит через элементЙ 8 на входы элементов И 15 первойгруппы и выдает на шины 20 прямой кодчисла А-Б.2. АБ, первым подается код чис-,ла Б.Импульсы кода числа Б с шины 18поступают через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элементИ 13 и элемент ИЛИ 10 на вычитающийвход реверсивного счетчика 1. Первыйиз этих импульсов устанавливает всеразряды реверсивного счетчика 11 вединичное положение, т.е. в единичноеположение установлен и знаковый разряд. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записан дополнительный код отрицательного числа Б, Далее с шины 17 поступает код числа А, импульсы которого через формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И 12 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, При поступлении Б-го;импульса кода числа А в реверсивномсчетчике 11 установится "0" во всехразрядах, а дальше накапливается положительная разность, После окончанияподачи кода числа А в реверсивномсчетчике 11 записано число А-Б, азнаковый разряд реверсивного счетчика 1 находится в нулевом состояниии подготовлен к работе элемент И 8,Импульс окончания подачи кодов с ши40 7 108.79ны 19 проходит через элемент И 8 навходы элементов И 15 .первой группыи выдает на шины 20 прямой код числа А-Б.3. АБ, первым подается код числа А,Аналогично, вышеописанным случаямкод числа А записывается в реверснвный счетчик 11, в котором после окон.чания подачи кода записано число А 1 ОПотом код числа Б, также аналогичновышеописанным случаям, поступает навычнтающий вход реверсивного счетчика 11. При поступлении А-го импульсакода числа Б разряды реверсивного 15счетчика 11 устанавливаются в нулевоесостояние, при поступлении (А+1)-гоимпульса кода числа Б все разряды,включая и знаковый, устанавливаютсяв единичное положение. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записан дополнительный код числа А-Б, а так как знаковый разряд реверсивного счетчика 11находится в единичном состоянии, то 25к работе подготовлен элемент И 9.на .вход элемента 4 задержки и, крометого, через элемент ИЛИ 1 О - на вычитающий вход реверсивного счетчика 11,в котором образуется обратный кодчисла А-Б. После окончания переходных процессов в реверсивном счетчике.11 на выходе элемента 4 задержкиформируется импульс, который черезэлементы И 16 выдает на шины 21 пря 35мой код числа А-Б (отрицательный знакучитывается тем, что число выдаетсяна шины 21.4, АБ, первым подается код числа Б.Аналогично вышеописанному случаюв п,2 код числа Б записывается.в реверсивиый счетчик 11, в котором послеокончания кода записан дополнительныйкод числа Б (знаковый разряд ревер 45сивного счетчика 11 находится в единичном положении), Далее, также аналогично вышеописанному в реверсивиый счетчик 11 поступает код числа А, после чего в реверсивном счетчике 11 формируется дополнительный код числаА-Б, а так как знаковый разряд ревер-.сивного счетчика 11. находится в еди"ничком состоянии, то к работе подготовлен элемент И 9, Импульс окончанияподачи кодов с шины 19 проходит черезэлемент ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, в котором образуется обратный код числа А-Б. Импульс с выхода элемента 14 задержкичерез элементы И 16 формирует на шинах 21 прямой код числа А-Б (отрицательный знак также учитывается тем,что число выдается на шины 21).Коды чисел подаются одновременно.В этом случае импульсы кодов с периодом Т 14С проходят каждый по своему каналу на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 11,а импульсы с периодом Тс Е на входы реверсивного счетчика 11 не поступают.После подачи кодов в реверсивномсчетчике 11 записано число А"Б и знаковый разряд находится в нулевом состоянии, если А"3 Б или в реверсивномсчетчике 1 1 записан дополнительныйкод числа А-Б и знаковый разряд находится в единичном состоянии, еслиА Б, При поступлении импульса с шины19 об окончании подачи кодов, аналогично вышеописанному, производитсяформирование прямого кода числа А-Бна шинах 20 (при А 3, В) или на шинах21 (при АСБ).Введение в устройство двух элементов И, двух групп элементов И, двухформирователей импульсов, элементаИ-НЕ, трех элементов задержки и триггера с соответствующими связями выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, поскольку время вычисления разности число-импульсныхкодов можно сократить до длительности подачи большего числа, подаваяоба числа одновременно,