Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 069 А 1)4006776 а. фф О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСК д в ремяимпу енно, пе торой сч ен к вых.третии элемен соедин Делен рвотретьего го подкл тьего счеется выхо СУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 15,06.86. Бюл. У 22 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР (72) Р. А. Топельберг и Д. С, Лишненецкий(56) Авторское свидетельство СССР И 985795, кл. С 06 Р 7/12, 1981,Авторское свидетельство СССР У 1120324, кл. С 06 Р 7/62, 1983,(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение для выполнения множительных и делительных операций над время- импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме, Целью изобретения является повышение быстродействия устройства в режиме умножения времяимпульсных сигналов, Устройство содержит первый счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые вхоы - к шинам ввода первого и второго ьсных сигналов соответсвый и второй элементы ИЛИ етчик, вход которого подклю оду второго элемента И, четвертый элементы И, пятыйодин из входов которого с шиной установки режимаа выход - с первым входом элемента ИЛИ, выход которочен к счетному входу третчика, выход которого явля. дом устройства. Новым в устроистве является то, что в негодополнительно включены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий счетчики выполнены с возможностью параллельного заноса информации,а второй счетчик, кроме того, - свозможностью реверсивного счета,Причем выходы разрядов второго счетчика, начиная с второго, соединеныс соответствующими информационнымивходами разрядов первого счетчика,выходы которого подключены к информационным входам разрядов второго счетчика и к первой группе входов сумматоров, Начиная с второго входа, выходы сумматора подключены к входамрегистра, а выходы регистра - к второй группе входов сумматора и к информационным входам разрядов третьего счетчика, счетный вход которогосоединен с управляющим входом второго счетчика. Вход задания режима которого соединен с управляющим входомтретьего счетчика и с шиной установки режима "Умножение". Выход переполнения подключен к второму входутретьего элемента ИЛИ, а выход первого разряда соединен с первым входомчетвертого элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с выходом третьегоэлемента И и с первым входом первогоэлемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к шине установки режима"Деление", а выход - к третьему входу второго элемента И и через элемент НЕ - к управляющему входу пего счетчика, соединенного счетнымвходом с выходом первого элемента И.Выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы1238069 нвходов сумматора. Шина ввода первого времяемяимпульсного сигнала соединена с вторым входом пятого элемента И, с первым входом второго элемента ИЛИ и с одним из входов третьего элемента И, другой вход которого соединен с шиной ввода второго время 1 щпульсного Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения множительных и делительных операций над время- импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме,Цель изобретения - повышение быстродействияНа чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства.Устройство содержит первый счетчик 1, сумматор 2, второй счетчик 3, первый элемент И 4, элемент НЕ 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 элементы И, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы ИЛИ, регистр 14, третий счетчик 15, генератор 16 тактовых импульсов, вход 17 первого числа устройства, вход 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима "Умножение" устройства и вход 20Н и установки режима Деление устройства, причем выход генератора 16 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 4, второго 6 и третьего 7 элементов И, второй вход ,первого элемента И 4 соединен с входом 17 первого числа устройства, вто рой вход второго элемента И 6 соединен с входом 18 второго числа устройства, выход второго элемента И 6 соединен со счетным входом второго счетчика 3, вход 20 установки режима "Деление" устройства соединен с первым входом четвертого элемента И 8, выход которого соединен с первым вхо дом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 15, информационные входы которого соединены соответстве но с информационными входами второй группы сумматора 2 и с разрядными сигнала и с вторым входом второгоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подклю"чен к выходу генератора импульсов,а выход - к управляющему входу регистра. 1 ил. выходами регистра 14, информационныевходы которого соединены соответственно с разрядными выходами сумматора 2, разрядные выходы (начиная свторого) второго счетчика 3 соединены соответственно с информационнымивыходами первого счетчика 1, разрядные выходы которого соответственно -с .информационными входами второго 10 счетчика 3 и с информационными входами первой группы сумматора 2, начиная с второго разряда, вход разрешения записи регистра 14 соединен свыходом третьего элемента И 7, счет ный вход третьего счетчика 15 соеди"нен с входом разрешения записи информации в параллельном коде второгосчетчика 3, выход переполнения которого соединен с вторым входом перво го элемента ИЛИ 10, а выход первогоразряда соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 11, второй входкоторого соединен с выходом пятогоэлемента И 9 и первым входом третьего 25 элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с входом 20 установкирежима "Деление" устройства, а выходтретьего элемента ИЛИ 12 соединен стретьим входом второго элемента И 6 ЗО и с входом элемента НЕ 5, выход ко,торого соединен с входом разрешениязаписи информации в параллельном коде первого счетчика 1, выход второгоэлемента ИЛИ 11 соединен с первымвходом первой группы входов сумматора 2, входы 17 и 18 первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 13, выход которого соедио нен с вторым входом третьего элемента И 7, вход 17 первого числа устройства соединен с вторыми входамичетвертого 8 и пятого 9 элементов И,первый вход пятого элемента И 9 сое"Умножение" устройства соединен свходом уста овки режима прямого счета второго счетчика 3 и входом разрешения записи информации в.параллельномкоде третьего счетчика 15, выход первого элемента И 4 соединен со счетным входом первого счетчика 1,Устройство работает следующим образом,Перед началом вычисления все счетчики и регистр приводятся в исходноесостояние (цепи сброса на чертеже непоказаны).Режим деления времяимпульсных сигналов. Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала уровня"0" на вход элемента ИЛИ 10. При этомсчетчикии 15 переводятся в режимпрямого счета. В момент начала времяимпульсных сигналов Т; и Т (Т, ( Т, )открьваются элементы И 4 и 6, и навыходе элемента И 8 появляется потенциал уровня "1", который черезэлемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, переводя его врежим параллельной записи и импульсы;опорной ч астоты с выхода генератора116 тактовых импульсов начинают поступать в счетчик 1, формируя в немнарастающий код. При этом код, формируемый в счетчике 1, с выхода последнего заносится в счетчик 3.В момент времени, соответствующийокончанию времяимпульсного сигналаТ 1, поступление импульсов с выходагенератора 16 в счетчик 1 прекращается и в нем фиксируется код Н = Г, ТЭтот же код оказывается в счетчике 3.Одновременно на выходе элемента И 8появляется потенциал уровня "0", который через элемент ИЛИ 1 О поступаетна управляющий вход счетчика 3, переводя его в режим вычитания. Переходпотенциала с высокого к низкому уровню на выходе элемента ИЛИ О записывает "1" в счетчик 15, Это означает,что в больший временной интервал Тодин раз "уложился" интервал Т, Насчетный вход счетчика 3 через элемент И 6 продолжают поступать импульсы с выхода генератора 16 тактовыхимпульсов и его содержимое начинаетуменьшаться. В момент времени, когдасодержимое счетчика 3 становится равным нулю, а это произойдет через время Т после поступления Вт импуль 5 О 5 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 сов, на выходе переполнения его появляется импульс, который через элемент ИЛИ 1 О поступает на управляющийвход счетчика 3, заносит в него код01 из счетчика 1 и записывается всчетчик 15. Это означает, что в интервал Т еще раз уложился" интертвал Т . Дальнейшая последовательностьработы устройства аналогична описанной выше до окончания времяимпульсного сигнала Т . В момент окончаниявремяимпульсного сигнала Т элементИ 6 закрьвается и поступление импульсов в счетчик 3 прекращается,при этом в счетчике 15 Фиксируетсякод, соответствующий целой части отношения Т , а в счетчике 3 фиксируется остаток от деления,Режим умножения времяимпульсныхсигналов. Этот режим задается путемподачи разрешающего потенциала "1"уровня на вход 19 и потенциала "0"на вход 20 уровня, При этом счетчик3 находится в режиме прямого счета,а счетчик 15 в режиме параллельнойзаписи. В момент времени, соответствующий появлению первого Т и второго Т времяимпульсных сигналов навыходе элемента И 9 появляется потенциал уровня " 1", который черезэлемент ИЛИ 12 поступает на входэлемента НЕ 5, и тогда на управляющем входе счетчика 1 появляется потенциал уровня 0" что переводитего в режим прямого счета; на выходеэлемента ИЛИ 1 появляется потенциал уровня "1", который поступает напервый (младший 2 ) разряд первойгруппы входов сумматора 2; открьваются элементы И 4, 6, 7 и импульсыопорной частоты с выхода генератора16 начинают поступать в счетчики 1и 3 и на управляющий вход регистра14 одновременно,Первый импульс своим переднимфронтом, т.е. перепадом из "Он в"1", переписьвает код 0001 изсумматора 2 в регистр 14, откуда этоткод поступает на вторую группу входов сумматора 2 и в счетчик 15, азадним фронтом, т.е. перепадом из"1" в "О", записывает в первыйразряд счетчика 1, Выход первогоразряда счетчика 1 с весом 2)подключен к второму разряду первой группы входов сумматора 2, выход и-горазряда счетчика 1 подключен к п+1разряду первой группы входов сумма,тора 2. Поэтому после окончанияпервого импульса, пришедшего на вход счетчика 1, в регистре 14 1 и в счетчике 15) устанавливается код 00..001 т,е. 1 г =на первую группу входовв5 сумматора 2 подается код 00011, а на его выходах оказывается код 00100. С приходом второго импульса на счетный вход счетчика 1 появляется импульс и на выходе элемента И 7,и код 00100 передним .фронтом этого импульса записывается в регистр 14 и счетчик 15, а задним фронтом устанавливает в счетчике код 00,10. После окончания. второго импульса в счетчике 15 фиксируется код 00100, т.е. 2 = 4, на первую группу входов сумматора 2 поступает код 00101, на его выходах код ..1001, Дальнейшая работа устройства до момента окончания меньшего из временных интервалов, происходит аналогично, т.е. за счет того, что по мере заполнения счетчика 1 на первой группе входов сумматора 2 форми руется последовательность нечетных чисел 2 п, а в сумматоре 2 происходит их последовательное сложение, в регистре 14 формируется код Н = пг:30 п =(2 п) = 1+3+5(2 п).л:1Обозначим больший времяимпульсный сигнал Т = (Т Т). Пусть пер- .вым окончился временной интервалТ(Т, ( Т), В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т,элемент И 6 закрывается, прохождейиеимпульсов опорной частоты в счетчике3 прекращается и в нем фиксируется40код Я = Т Е . На выходах регистраТ,д14 в этот момент находится код Нт,который поступает в счетчик 15 и навторую группу входов сумматора 2.Одновременно на выходе элемента451 1И 9 появляется потенциал уровня 0а на управляющем входе счетчика 1 пои иявляется потенциал уровня 1 и счетчик 1 переходит в режим параллельнойзаписи. Выход второго разряда счетчи ка 3 подключен к входу первого (младшего) разряда счетчика 1, выход и+1разряда счетчика 3 подключен к входуи-го разряда счетчика 1. Поэтому кодИ, запиСывается в счетчик 1 со сдви гом на один разряд влево. Так как выходы счетчика 1 подключены к первойгруппе сумматора 2 со сдвигог на один разряд вправо, т.е. п-й выход к и+.входу, то код Б появляется на первой группе входов сумматора 2 безсдвига. При этом код младшего разряда (с весом 2) счетчика 2 поступаетна младший разряд первой группы входов сумматора 2 через элемент ИЛИ 11,так как с окончанием меньшего временного интервала (в данном случае Т)на выходе элемента И 10 появляетсяпотенциал низкого уровня.Таким образом, в момент, соответствующий окончанию временного интервала Т на первой группе входов сумматора 2 оказывается зафиксированнымкод Б , на второй группе входовф а на ыхд - 1 +т, ф т,Первый импульс опорной частоты, пришедший после окончания интервала Тчерез элемент И 7 на управлякщий входрегистра 14, записывает в него кодБ + Ют , который поступает в счетТчик 15 и на вторую группу сумматора2. После поступления импульса опорной частоты на управляющий вход регистра 14 в нем будет заФиксирован кодВ+ 211 , третьего Н +30 и т.дт, тгф1ь момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Тг,на выходе элемента ИЛИ 13 появитсяпотенциал уровня "0", элемент И 7закроется и в счетчике 15 зафиксируется код, равныйт т = "(т 1 т )1 т ет т, т т т, тгде Ит - количество импульсов, пришедших за второй Т времягимпульсный сигнал.Учитывая, чтоо э т о т,ф т,ф получим Н = (Е Т )+(Е Т -Е Т )Е Т тт О 1с а о 1 е илиИ =Е, ТТилиБ =Я Итттг1Таким образом, устройство заканчивает процесс умножения к моменту окончания большего времяимпульсного сигнала. Кроме того, момент окончания вычисления не зависит от частоты опорного генератора, а в режиме умножения не играет роли, какой из время- импульсных сигналов Т или Т больший.ф о р м у л а изобретения Вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соеди О нен с первыми входами первого, .второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И соединен с входом первого числа устройства, второй вход второго элемента И соединен 15 с входом второго числа устройства, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, вход установки режима "Деление" устройства соединен с первым входом чет вертого элемента И, выход которого соединен с первым входом. первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, о т л и ч а ю щ е - 25 е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него з; дены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем второй счетчик выполнен реверсивным, разрядные 30 выходы которого, начиная с второго, соединены соответственно с информационными входами первого счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго счетчика и с информационными входами первой группы сумматора, начиная с второго разряда, разрядные выходы сумматора соединены соответственно с информационными вхо дами регистра, вход разрешения записи которого соединен с выходом тре" тьего элемента И, а разрядные выхо"ды регистра соединены соответственнос информационными входами третьегосчетчика и информационными входамивторой группы сумматора, счетныйвход третьего счетчика соединен свходом разрешения записи информации вв параллельном коде второго счетчика,выход переполнения которого соединенс вторым входом первого элемента ИЛИ,а выход первого разряда - с.первымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом пятого элемента И и с первым входомтретьего элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с входом установкирежима "Деление" устройства, а выходтретьего элемента ИНИ соединен стретьим входом второго элемента И и,с входом элемента НЕ, выход которогосоединен с входом разрешения записиинформации в параллельном коде перво"го счетчика, выход. второго элементаИЛИ соединен с первым входом первойгруппы входов сумматора, входы первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторым входом третьегоэлемента И, вход первого числа устройства соединен с вторыми входамичетвертого и пятого элементов И, первый вход пятого элемента И - с входомвторого числа устройства, вход уста"новки режима "Умножение" устройства ".с входом установки режима прямогосчета второго счетчика и входом разрешения записи информации в параллельном коде третьего счетчика, выход первого элемента И соединен сосчетным входом первого счетчика.1238069 Составитель В. Гусеор И. Товтин Техред М.Ходанич ктор Е.Сирохман э 3292/ 4 Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 671 ВНИИПИ Государс по делам изоб 13035, Москва, Жвенно етени 35, Р Подписноекомитета ССи открытийушская наб.,