Вычислительное устройство

, в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМ,Ф С 8 И(56) Авторское свидетельство СССРУ 769537, кл. С 06 Р 7/38,Авторское свидетельство СССР9.1130862, кл, С 06 Р 7/544, 1983,(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в измерительно-информационныхсистемах в качестве устройства обработки информации, Целью изобретенияявляется расширение функциональныхозможностей квадратора за счет вы-.числения функции произведения двух,801242938 чисел и функций суммы и разности квадратов двух чисел. Алгоритм раб устройства основан на операции воз ведения в квадрат,. которая в свою очередь реализуется .вычислением ко нечной суммы числового ряпа в соот ствии с зависимостью ш =С (2-1)1 + 3 + 5 + + (2 ш). Сущност изобретения заключается в том, что ,введение в устройство дополнительных коммутаторов позволило на одно счетчике получить числовые ряды дл реализации перечисленных функций. В зависимости ат положения коммутато 11 ов на выходе сумматора образу ся та или иная частичная сумма чис лового ряда счетчика, что позволяет получать на выходном регистре значения требуемых функций. 1 ил, 124293820 1+3+5+ + (2 т) ш- = (21-1) е 35 Выполнение операции умножения в устройстве сводится к выполнению операции возведения в квадрат меньшегоиз перемножаемых чисел и прибавлениюэтого меньшего числа к полученномурезультату такое количество раз,которое равно разности между перемножаемыми числами:т+ ш(1 с-т)при т с 1;с + 1 с(шс),при ш) с,где ш и 1 - перемножаемые числа,Выполнение операции вычислениясуммы и разности квадратов двух чисел основано на реализации следую.щих зависимостей:г+"(2 х),при1=ь.а)а Ь ЬХ. (41-2) +;) (21-), при1- .а 1 асЬ Изобретение относится к вычис=лительной технике и может быть использонано в измерительно-информационных системах в качестве устройстваобработки информации, 5Цель изобретения - расширениекласса решаемых задач эа счет вычисления дополнительных функций:к=а+Ъ, к=а - ЬНа чертежепредстанлена функциональ Оная схемавычислительного устройства,Вычислительное устройство содер.жит и -разрядный счетчик 1(и-разрядность обрабатываемых чисел), дешифра"тор 2, элемент ИЛИ 3, трехвходовой(2 п+)-разрядный сумматор 12,элемент ИСТОЧАЮ 1 ЕЕ ИЛИ 13, двухвходовой коммутатор 14, (2 и+1)-раз-рядный регистр 15, вход 16 начальнойустановки устройства, входы 17 и 1 осоответственно первого и второго . 5аргументов" устройства, первый 19 ивторой 20 входы управления типом операции и выход 21 устройства.Устройство работает следующимобразом.ЗООперация возведения в квадрат вустройстве основана на реализации за- зависимости;Я (21-1), при а ( Ь о - Ь г Б (21-1), при а ) Ь1=ь+1 Перед началом выполнения каждой операции на вход 16 начальной установки устройства подается импульс отрицательной полярности, по которому счетчик 1 и регистр 15 устанавливаются в нулевое состояние.Выполняемая операция в устройстве задается сигналами на первой 19 и второй 20 шине управления устройством следующим образом; 00 - умножение; 10 - возведение в квадрат;О - вычисление суммы квадратон двух чисел:; 1 - вычисление разности квадратон двух чисел,При выполнении любой из вьпде указанных операций код операции с шин19 и 20 управления поступает на вхо-.ды дешифратора 9 и устанавливает наодном из его выходов потенциал логической, а на остальных - потенциал логического 0. Так, прикоде операции умножения потенциаллогической "1" получают на первомвыходе дешифратора 9, при возведении в квадрат - на втором, привычислении суммы квадратов двух чисел - на третьем, при вычисленииразности кнадратон двух чисел - начетвертом выходе. Информация с первого выхода дешифратора 9 управляетпереключением коммутатора 7 так, чтопри логической "1" на выходе дешифратора 9 коммутатор 7 устанавливаетсяв положение, когда на его выход поступает информация с выхода элементаИ 5, а при логическом "О" - с выходаэлемента ИЛИ 6. Информация с четвертого выхода дешифратора 9 управляет переключением коммутатора 14 так,н 11что при О на выход коммутатора 14поступает информация с выхода элемента ИЛИ б, а при "1" - с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЦЕЕЕ ИЛИ 13.Информация с второго, третьего ичетвертого выходов дешифратора 9 пос-тупает на входы элемента ИЛИ 10, свыхода. которого поступает на второйвход дешифратора 2 на котором устав ннавливает 1 при выполнении всехопераций, кроме умножения, 242938Дешифратор 2 работает следующимобразом,При входной информации на первом ивтором входах 00, 10, 01, 11 на первом, втором, третьем и четвертом выходах имеется соответственно 1000,0100, 0010, 0001Информация с выхода данного дешифратора 2 управляет переключениемкоммутатора 4 следующим образом:1000 . - на выход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика 1;0100,0010 - на выход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика 1, умноженное на два плюс единица;0001 - навыход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика 1, умноженное на четыреплюс два,При выполнении устройством операций умножения, вычисления суммы иразности квадратов двух чисел числав устройство поступают синхронно импульсами положительной полярности попервому 17 и второму 18 информационным входам устройства. При выполнении устройством операции возведения вквадрат число в устройство поступаетпо первому информационному входу 17импульсами положительной полярности.При этом на второй информационныйвход 18 подан сигнал "0", которыйпоступает на второй вход элементаИ 5 и устанавливает его выход в нуль,Рассмотрим работу устройства привыполнении операции возведения вквадрат, Коммутаторы 7 и 14 устанавливаются в такое положение, когда наих выходы поступает информация с вы-,хода элемента ИЛИ 6, а коммутатор4 - в положение, когда на его выходпоступает содержимое счетчика 1,умноженное на два плюс единица. Насумматоре 12 происходит суммированиесодержимого регистра 15 с информацией с выходов коммутатора 4. Первый импульс числа, возводимого в квадрат, проходя через элемент ИЛИ 6, поступает на выходы коммутаторов 7 и 14. Задним фронтомпереходом уровня сигнала с логической "1" в логический 0 ) этого импульса происходит запись результата суммирования (001) в регистр 15 и увеличение содержимого счетчика 1 на единицу, С приходом второго импульса числа по его заднему фронту происходит запись результата суммирования (7770100) в регистр 15 и 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 увеличение содержимого счетчика наединицу, Дальнейшая работа устройства при выполнении операции возведения в квадрат происходит аналогично. При выполнении устройством операции вычисления разности квадратов двух чисел коммутаторы 7 и 14 устанавливаются в положении, когда на их выход поступает информация соответственно с элемента ИЛИ 6 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, По приходу первых импульсов чисел на выходе коммутатора 7 получают импульс положительной полярности, равный по длительности импульсам на информационных входах 17 и 18 устройства на выходе коммутатора 14 информация не изменяется, т,е. на выходе имеется потенциал логического "0", Задним фронтом импульса на счетном входе счетчика 1 его содержимое увеличивается на единицу и равно 0001, По приходу вторых импульсов чисел на выходе коммутатора 7 получают импульс, задним фронтом которого содержимое счетчика 1 увеличивается на единицу, а на выходе коммутатора 14 информация не изменяется, т.е. на выходе имеется потенциал логического 0, Дальнейшая работа устройства до момента прекращения импульсов,на одном из информационных входов 17 и 18 проходит аналогично, Когда на одном из информационных входов 17 и 18 прекратятся импульсы, это значит, что по этому входу поступало меньшее число и этот информационный вход до конца операции находится в нуле, Наличие нуля на одном из информационных входов 17 и 18 устанавливает выход элемента И 5 в нуль, который поступает на первый вход дешифратора 2. Наличие нуля на первом и единицы на втором входах дешифратора 2 устанавливает на его выходах информацию 0010, которая переключает коммутатор на передачу содержимого счетчика, умноженного на два плюс единица. Следующий импульс большего из чисел проходит через элемент ИЛИ 6 на выход коммутатора 7, а также через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 на выход коммутатора 14. Задним фронтом этого импульса в регистр 15 записывается результат суммирования содержимого регистра 15(000) с информацией с выхода коммутатора 4, а также про 1242938исходит увеличение содержимого счет- чика 1 на единицу.Дальнейший процесс вычисления разности квадратов двух чисел проходит аналогично, т,е, по каждому заднему фронту импульса содержимое счетчика 1 увеличивается на единицу, а,также производится записьрезультата суммирования в регистр 15, 1 При выполнении операции умноженияили вычисления суммы квадратов двухчисел коммутатор 14 устанавливаетсяв положение, когда на его выход поступает информация с выхода элементаИЛИ 6. Коммутатор 7 при умноженииустановлен в положение, когда на еговход поступает информация с выходаэлемента И 5 а при вычислении суммыквадратов двух чисел - в положение,когда на его выход поступает информация с элемента ИЛИ 6,По приходу первых импульсов чисел на выходе коммутаторов 7 и 14 и на выходе элемента И 5 получают положительный импульс, равный по длительности входным импульсам чисел. Сигнал логической "1" с выхода элемента И 5 поступает на первый вход дешифрато- ЗО ра 2, где на втором входе имеется потенциал логического пОп (умножение ) или потенциал логической1" (вычисление суммы квадратов двух чисел ). Коммутатор, 4 с информацией З 5 с выхода дешифратора 2 в течение вре 1 мени равного длительности импульса на виходе элемента И 5, находится в положении, когда на его выход поступает содержимое счетчика, умноженное 4 О на два плюс единица (умножение), или содержимое счетчика, умноженное на четыре плюс два (вычисление суммы квадратов двух чисел ), На сумматоре 12 происходит суммирование ин .формации с выхода коммутатора4(001 - умножение или 0010 .вычисление суммы квадратов двухчисел ) с содержимым регистра 15(000),Задним фронтом первого 5 Оимпульса, поступившего на синхровход регистра 15, в него записывается результат суммирования (..001 умножения или 010 - вычисление суммы квадратов двух чисел) а задним 55 Фронтом импульса, приходящего на счетный вход счетчика 1, его состояние изменяется с 000 па 001. Дальнейшая работа устройства домомента прекращения импульсовна одном из информационных входов проходит аналогично. Когда,на одном иэинформационных входов устройствапрекратятся импульсы, это значит,что по этому входу поступало меньшее число и этот информационныйвход устройства до конца выполненияоперации находится в нуле, Наличиенуля на одном из информационных входов устройства устанавливает выходэлемента И 5 в нуль до конца выполнения операции. При нуле на первомвходе дешифратора 2 коммутатор 4 установлен в положение, когда на еговыход поступает содержимое счетчика( умножение) или содержимое счетчика,умноженное на два плюс единица ( вычисление суммы квадратов двух чисел)Следующий импульс большего изчисел, поступающий в устройство привыполнении операции умножения проходит через коммутатор 14 и заднимфронтом записывает в регистр 15 результат суммирования содержимогорегистра 15 (квадрат меньшего числа)с информацией с выходов коммутатора4 (меньшее число),Дальнейший процесс умножения проходит аналогично, т.е. по каждомузаднему фронту поступившего импульса в регистр 5 записывается результат суммирования содержимого регистра 15 с информацией на выходекоммутатора 4 (меньшее число),При вычислении суммы квадратов двух чисел следующий импульс большего из чисел поступивший в устройство проходит через коммутаторы 7 и 14 и записывает в регистр 15 результат суммирования содержимого регистра 15 с информацией с выхода коммутатора 4 а также увеличивает соде 1 кимое счетчика 1 на единицу,Дальнейший процесс вычисления суммы квадратов двух чисел проходит аналогично т,е, по каждому заднему фронту импульса в регистр 15 записывается результат суммирования, а содержимое счетчика увеличивается на единицу.Результат выполнения операций в устройстве хранится в регистре 15, 1242938формула изобретения Вычислительное устройство, содер-жащее счетчик, сумматор, регистр,первый элемент ИЛИ, первый элементНЕ, причем выходсумматора соединен,с информационным входом регистра, выходы которого соединены с выходамиустройства и с входами первого слагае-Омого сумматора, входы младших разрядов второго слагаемого сумматорасоединены с шиной логического нуляустройства, где и - разрядность обрабатываемых чисел, вход начальнойустановки устройства соединен с входами сброса счетчика и регистра,входы первого и второго аргументовустройства соединены с первым ивторым входами первого элемента ИЛИ, 20о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения класса решаемыхзадач,в него введены три коммутатора,два дешифратора, второй и третийэлементы ИЛИ, элемент И, второй элемент НЕ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,при этом входы первого и второгоаргументов устройства соединенысоответственно, с первыми и вторымивходами элемента И и элемента ИСКЛЮ- ЗОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входыуправления типом операции устройства соединены соответственно с первым и вторым информационными входамивторого дешифратора первый выход З 5которого соединен с первым управляющим входом второго коммутатора ичерез первый элемент НЕ с-вторымуправляющим входом второго коммутатора, первый инФормационный вход которого соединен с выходом элемента ипервым информационным входом первого дешифратора, второй информационный вход второго коммутатора соединен с выходом первого элемента ИЛИ и первым информационным входом третьего коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четвертый выход второго дешифратора соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, входом второго элемента НЕ и вторым управляющим входом третьего коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, второй и третий выходы второго дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым информационным входом первого дешифратора, первый и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и третьим управляющими входами первого комму" татора, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами первого дешифратора, выход второго коммутатора соединен со счетным входом счет" чика, выход которого соединен с первым информационным входом третьего коммутатора и со сдвигом на один и на два разряда в сторону старших разрядов соответственно с вторым и третьим информационными входами первого коммутатора, выходы которого соединены с входами старших разрядов второго слагаемого сумматора, выход третьего коммутатора соединен с входом синхронизации регистра.1242938Составитель ВСычев .Редактор И.Николайчук Техред Н.Бонкало Корректор Т.Колб Заказ 3705/47 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул, Проектная, 4