Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А зс 5 и С 06 Р 7/62 ЕТЕНИ вГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Специальное конструкторскоебюро геофизического приборостроенияИнститута геологииАН Азербайджанской ССР(56) 1.Авторское свидетельство СССРВ 698006, кл. С 06 С 7/16, 1978,2. Авторское свидетельство СССРВ 985795, кл. С 06 С 7/12, 1981(прототип),(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовой частоты, первый, второй и третий счетчики, одновибратор, схему сравнения, триггер, элемент И-НЕ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и управляемый делитель частоты, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соеди-, нен с входом первого числа устройства и с первьщ входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого эле" ментов И и с входом задания режима "Деление" устройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом пер,вого элемента И, третий вход которого соединен с входом второго числа устройства, а выход - со счетным входом первого счетчика, разрядные - . выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход - с вторым входом пятого элемента И, выход чет 1вертого элемента И соединен с входом установки в"0" первого счетчика, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а третий вход соединен с входом задания режима "Умножение устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, вход одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены соответ,ственно с установочными входами упра ляемого делителя частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью- увеличения быстродействия устройства, в него введены шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и элемент задержки, причем первый вход шестого элемента И соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход шестого элемента И соединен с выходом одновибратора, а выход шестого элемента И соединен с входом элемента задержки и входом разрешения записи коэффициента деления управляемого делителя частоты, выход элемента за" держки соединен с установочным входом второго счетчика, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом бло1120324 кировки управляемого делителя час 11 11то ты и входом установки в 1 три ггера , вход установки в "О " которого соедин ен с выходом схемы сравнения , выход второго элемента И соединен с Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выполнения мно жительных и делительных операций над времяимпульсными сигналами с пред ставлением результата в цифровой Форме.Известно вычислительное устройство, содержащее генератор импульсов, счетчики, схему сравнения, одновибра О тор и элементы И, ИЛИ, НЕ11. Недостатком данного устройстваявляютсяограниченные функциональныевозможности, так как оно позволяет 15выполнять только операцию делениявремяимпульсных сигналов,Наиболее близким к изобретению потехниЧеской сущности является вычислительное устройство, содержащее 2 Осчетчики, первый из которых подключен счетным входом к выходу первогоэлемента И, а выходами - к первойгруппе входов блока сравнения кодов,соединенного второй группой входов 25с выходами второго счетчика, а выходом - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого черезодновибратор подключен к шине вводапервого времяимпульсного сигнала ик первому входу первого элемента И,соединенного вторым входом с выходом.генератора импульсов и с первым входом второго элемента И, подключенноговторым входом к шине ввода второго35времяимпульсного сигнала, а выходом -к суммирующему входу второго счетчика, триггер, дешифратор нуля, элемент И-НЕ, второй элемент ИЛИ, третий,четвертый и пятый элементы И и управгфляемый делитель частоты, соединенныйсчетным входом с выходом третьегоэлемента И и с первым входом второго.элемента ИЛИ, управляющими входами -с выходами первого счетчика, а выхо 45дом " с вычитающим входом второго первым входом третьего элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с вы,ходом управляемого делителя частоты,а выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетно входом второго счетчика,счетчика, подключенного выходами к входам дешифратора нуля, а входом обнуления - к выходу четвертого элемента И, соединенного первым входом с шиной установки режимаДеление с первым входом элемента И-НЕ и с первым входом пятого элемента И, а вторым входом - с первым входом первого элемента И 3 И, подключенного выходом к второму входу пятого элемента И, выход которого 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 вторым 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 И2 1,Недостатком известного устройства является невысокое быстродействиеЦель изобретения - увеличение быстродействия вычислительного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее генератор тактовой частоты, первый, второй и третий счетчики, одновибратор, схему сравнения, триггер, элемент И-НЕ, первый второй, третий, четвертый и пятый элементы И первый и второй элементы ИЛИ и управляемый делитель частоты, причем выход генератора тактовой частоты соединенс первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с входом первого числа устройства и с первым входом элемента И-НЕ, второй входкоторого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И и с входом задания режима Делениеустройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с входом второго числа устройства, а выход - со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом четвер.того элемента И и с первым входом пер 15 вого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход - с вторым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом установки в 0" пер 20 вого счетчика, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго. элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а третий вход соединен с входом задания режима "Умножение устройства, выход второго элемента ИЛИЗО соединен со счетным входом третьего счетчика, вход одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены соответственно с установочными входами управляемого дели- З 5 теля частоты, введены шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и элемент . задержки, причем первый вход шестого элемента И соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход шес О того элемента И соединен с выходом одновибратора, а выход шестого элемента И соединен с входом элемента задержки и входом разрешения записи коэффициента деления управляемого делителя частоты, выход элемента задержки соединен с установочным входом второго счетчика, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом блокировки управляемого делителя час тоты и входом установки в "1" триггера, вход установки в "0" которого соединен с выходом схемы сравнения, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, 55 второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетньв входом второго счетчика.На чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства. Устройство содержит первый счетчик 1, управляемый делитель 2 частоты, схему 3 сравнения, второй счетчик 4, первый элемент ИЛИ 5, одно- вибратор 6, вход 7 первого числа, первый элемент И 8, элемент И-НЕ 9, вход 10 задания режима "Деление", второй элемент И 11, вход 12 второго, числа, генератор 13 тактовой частоты, триггер 14, третий элемент И 15, вход 16 задания режима "Умножение", второй элемент ИЛИ 17, четвертый 18 и пятый .19 элементы И третий счет)чик 20, третий элемент ЩИ 21, шестой элемент И 22 и элемент 23 задержки, причем выход генератора 13 тактовых импульсов соединен с первыми входами элементов И 8, 11 и 15, вход 7 первого числа устройства соединен с первым входом элемента И-НЕ 9, вторым входом элемента И 11, входом блокировки управляемого делителя 2 частоты, входом одновибратора 6 и входом установки в "1" триггера 14, вход 12 второго числа устройства соединен с вторым входом элемента И 8, третий вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 9, а выход - со счетным входом счетчика 1, выходы счетчиков 1 и 4 соединены соответственно с первой и второй группами входов схемь 3 сравнения, выход которой соединен с первыми входами элементов ИЛИ 5 и И 18 и с входом установки в "0" триггера 14, выход которого соединен с вторым входом элемента И 15, третий вход которого соединен с входом 16 задания режима "Умножение" и первым входом элемента И 22, второй вход которого соединен с выходом одновибратора 6 и вторым входом элемента ИЛИ 5, выход элемента И 15 соединен с тактовым входом управляемого делителя 2 частоты и первым входом элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выходом элемента И 19, а выход - со счетным входом счетчика 20, выход элемента ИЛИ 5 соединен с первым входом элемента И 9, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 18, входом 10 задания режима "Деление" и вторым входом элемента И-НЕ 9 выход элемен 11 20324та И 11 соединен с первым входом элемента ИПИ 21, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя 2 частоты, а выход - со счетным входом счетчика 4, выход элемента И 22 5 соединен с входом разрешения записи коэффициента деления управляемого делителя 2.частоты и входом элемента 23 задержки, выход которого соединен с установочным входом счетчика 4, 1 ОУстройство работает следующим образом. Режим деления времяимпульсныхсигналов задается путем подачи разрешающего потенциала на вход 10. Приэтом импульсы опорной частоты с выхода генератора 13 тактовой частотыпроходят через элемент И 11 в течение временного интервала Т (соответствующего длительности первого времяимпульсного сигнала, поданного навход 7) и поступают на вход счетчика 4 (через элемент ИЛИ 21), Содержимое счетчика линейно возрастает и вмомент окончания указанного интервал ла оказывается равнь 1 м М Т = Г То ,Это значение кода сохраняется в счетчике 4 до окончания процесса вычисления искомого отношения временных ин , тервалов. Одновременно первый времяимпульсньпл сигнал инвертируется элементом И-НЕ 9 и подается на элемент И 8, закрывая его, в результате импульсы с выхода генератора 1335 тактовой частоты в течение временного интервала Т не могут пройти на счетный вход счетчика 1, В момент окончания первого времяимпульсногосигнала на выходе одновибратора 6 формируется короткий импульс, который через элементы ИЛИ 5, И 19 и ИЛИ 17 поступает в счетчик 20, Этоозначает, что во временной интервал Т (соответствует длительности второго времяимпульсного сигнала, поступающего на вход 12 одновременно с первым времяимпульсным сигналом,при этом предполагается, что ТТ )"уложился один временной интервал Т.После этого на выходе элемента ИНЕ 9 появляется разрешающий потенциал, элемент И 8 открывается и импульсы с выхода генератора 13 тактовой частоты начинают заполнять счет 55 чик 1, содержимое которого увеличивается до тех пор, пока не сравняется с кодом, накопленным в счетчике 4. В момент равенства кодов на выходе схемы 3 сравнения формируется импульс,который проходит через открытый элемент И 18 и обнуляет счетчик 1. Кроме того, этот импульс проходит черезэлементы ИЛИ 5, И 19 и ИЛИ 17 и заносится в счетчик 20. Это означает,что во временной интервал Т "уложил 13ся второй интервал длительностью Т,Далее содержимое счетчика 1 вновьначинает увеличиваться до следующего совпадения с кодом счетчика 4,фиксируемого схемой 3 сравнения. Последующая совокупность действий аналогична рассмотренной выше. Процессвычислений заканчивается с окончанием временного интервала Т, приэтом элемент И 8 закрывается и поступление импульсов в счетчик 1 прекращается, в выходном счетчике 20образуется код, равный целой частиотношения Т /Т , а в счетчике 1остаток от деления,Режим умножения времяимпульсныхсигналов задается путем подачи разрешающего потенциала на вход 16,при этом подготавливаются элементы И 15 и 22 триггер 14 находитсяв исходном положении 0. В момент времени, соответствующИйначалу временных интервалов Т иТ 2, импульсы с выхода генератора 13тактовой частоты начинают поступатьна счетные входы счетчика 4 (через элементыИ 11 и ИЛИ 21) и счетчика 1 (через эле.мент И Я открытый разрешающим потенциалом с выхода элемента ИНЕ 9) . Передним фронтом первого времяимпульсного сигнала триггер 14 устанавливается в положение "1", при этом разрешающий потенциал с его единичного выхода подается на соответствующий управляющий вход элемента И 15, и он открывается, пропуская импульсы с выхода генератора 13 тактовой частоты на счетный вход счетчика 20 через элемент ИЛИ 17. Эти же импульсы (непосредственно с выхода элемента И 15) поступают на счетный вход управляемого делителя 2 частоты, но последний в интервале времени Т блокирован первым времяимпульсным сигналом, поэтому импульсы на элемент ИЛИ 21 не проходят. Таким образом в счетчиках 14 и 20 параллельно формируется линейно нарастающий код, который в момент окончания Т равен Ит о7 1120В момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Тблокировка делителя 2 снимается, одновибратор 6 формирует короткий импульс, который через элемент И 22поступает на установочный вход делителя и разрешает перенос кода И изсчетчика 4 в делитель, тем самым вделителе 2 устанавливается требуемыйкоэффициент деления, равный Ит. За Отем этот же импульс, задержанный элементом 23, проходит на установочныйвход счетчика 4 и устанавливает вположение "О все его разряды, кромемладшего, который устанавливается 15в положение "1", тем самым в счетчике 4 устанавливается код 00001.Начиная с этого момента времени импульсы с выхода делителя 2, следующиес частотой Го /И, начинают постУпать 20Т 1на счетный вход счетчика 4 (черезэлемент ИЛИ 21), а импульсы с выходагенератора 13.тактовой частоты продолжают поступать на счетные входысчетчика 1 (через элемент И 8) и 25счетчика 20 (через элементы И 15 иИЛИ 17),В момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Т 2,элемент И 8 закрывается и поступление импульсов генератора 13 тактовойчастоты на счетчик 1 прекращается,при этом в счетчике фиксируется код,равный Ют ГоТ 2. Счетчики 4 и 20продолжают работать.В момент времени, когда содержимое35счетчика 4 становится равным коду Ит,хранящемуся в счетчике 1, срабатывает схема 3 сравнения, импульс с выхода которой возвращает триггер 14 в40исходное положение "0", при этомпрекращается поступпение импульсов1 генератора 13 тактовой частоты насчетчики 4 и 20. Время, в течениекоторого триггер 14 находится в поло" 324 8 жении "1", определяется следующим - образом 1 За это время в счетчике 20 Формируется код Отсчет времени дй в данном случае ведется с момента времени, соответствующего началу временного интервала Т,(Т ) и установке триггера 14в положение 1 ", поэтому общее время вычислений оказывает ся равным=ЬВ известном устройстве операцйя умножения времяимпульсных сигналов выполняется в два такта: в первом такте счетчики подсчитывают импульсы генератора тактовой частоты в течение временных интервалов Т и Т 2 , формируя коды И т и В , во в то ром такте ( который начинается с окончанием большего временного интервала Т 2 и установкой триггера в положение " 1 ") вычитается содержимое Х 2 счетчика импульсамй с частотой Г /Мт , пос тупающими с выхода управляемого делителя частоты . Таким образом , время вычислений определяется следукщим образом:С =Т +дйгде дйвременной интервал от момента времени, соответствующего заднему фронту времяимпульсного сигнала Т 2, до момента времени, соответствующего срабатыванию дешифратора нуля.Так как дйде, то с ( сЗа счет уменьшения времени вычислений повышается быстродействие устройства, причем достигаемый эффект тем значительнее, чем больше временной интервал Т1120324 Составитель В.Гусевтор И,Николайчук Техред,М.Надь ор рек тор О. Луговая н"Патент",Фили каэ 7743/36 ВНИИПИ Гос по дела 113035, ИоТираж 698 Подарственного комитета СССРизобретений и открытийва, ЖРаушская наб д. Ужгород, улеПроектная