Устройство для вычисления разности квадратов двух чисел

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51) 4 С 06 Р 7/54 Зов" ЯЦЯ,1Е; ОБРЕТЕНИЯ ОП ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1337897, кл. С 06 Г 7/544, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЕЛ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, можетбыть использовано в системах обработки информации и управления и является(2 п+ 2) эл емец:. о в 38-46 (где и - ра о аргуме; - :та), ген т И-НЕ 3ЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИость входноор 47,СКИзобретение относится к вычислительной технике и автоматике, может быть использовано в системах обра" ботки информации и управления и явля ется усовершенствованием устройства по авт. св. Ф 1337897.Целью изобретения является, расши рение класса решаемых задач путем обеспечения возможности дополнитель" ного деления разности квадратов двух чисел на число,На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2- схема подключения устройства.Устройство содержит три вычитающих счетчика 1-3, реверсивный счетчик 4, суммирующие счетчики 5-8,сумматор 9, регистр 10, элементы 11 и 12 задержки, триггеры 13-15, делител 16 элементы ИЛИ 17-24, элементы И 25-31) элементы ИЛИ-НЕ 32-36, элемен ы выходы 48-50 управления устдешифратор 53, регистры 58-61,На фиг.2 показа управления, вход 5 ройств, счетчик 52 элементы И 54-57 и Устройство рабоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРусовершенствованием устроиства по авт. св. Р 1337897, Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет возможности дополнительного деления разности квадратов двух чисел на число. Усгройство соцермт три вычитающих счетчика, реверсивный счетчик, четыре суммирующих счетчика, сумматор, регистр, два элемента задержки, три триггера, делитель, восемь элементов ИЛИ, семь элементов И, пять элементов ИЛИ-НЕ. элемент И-НЕ, 2 п+2 элементов ИСКЛЮЧАЮПЕЕ ИЛ 1, где и - разрядность входных аргументов, генератор. Принцип работы устройства асновач на пошаговой реализации еп 1 оритма вычисления, 2 ил. тает следующим об- Я)разом. 1:ОВ исходном состоянии счетчики 1-8находятся в нулевом состоянии. Навыходах сумматора 9, элементов ИЛИ17-20, 22-24, И 25-31, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ фИЛИ 38-46, ИЛИ-НЕ 33, 36, элементов11 и 12 задержки, регистра 10, триг- Мгерон 13-15 - логический "0", а навыходах элементов ИЛИ-НЕ 32, 34 и 35,ИЛИ 21, И-НЕ 37 - логическая "1",После прихода импульса управлениясчетом на вход элемента 11 задержкина его первом динамическом выходе через время 1, формируется сигнал, который производит запись информации (чиссл) в счетчики 1 и 2 и подтверж" дает нулевое состояние счетчика 4,5 при этом запись числа-делителя в регистр 10 производится путем подачи импульса на вход синхронизации регистра. В случае необходимости запись в регистр может быть произведена синхронно с записью чисел в счетчики 1 и 2, для чего вход синхронизации регистра должен быть соединен с вхо" дами синхронизации этих счетчиков. Если в исходном состоянии " 1" с выходов элементов 34 и 35 успели запи. саться соответственно в счетчики 4и 8, они сбросятся в момент записи чисел. После поступления информации О на выходах элементов ИЛИ 17 и 18 появится высокий, а на выходах элементов ИЛИ-НЕ 35, ИЛИ 21, ИЛИ-НЕ 32 низкий уровни напряжений.Через время т на втором динамическом выходе элемента 11 появляется сигнал, по которому информация с выходов счетчиков 1 и 2 поступает в сумматор 9, где хранится в виде .суммы двух чисел на его выходах. Так как при сложении двух и-разрядных чисел количество разрядов может увеличиться на единицу сумматор 9 имеет (и+ 1) выход, причем последний выход является выходом переноса, На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35 39-42 появляется высокий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 34 - низкий уровни напряжений. Через время с на третьем динами Оэческом выходе элемента 11 задержки появляется сигнал, переводящий триг". гер 13 в единичное состояние, С выхода генератора 47 импульсы через элементы И 25-27 поступают на вычи" тающие счетчики 1 и 2. Каждый импульс генератора уменьшает содержимое счетчиков 1 и 2 на одну единицу до. тех пор, пока один из них переходит В нулевое состояние Предположим 5 О что первым обнуляется счетчик 1, Тогда на выходе элемента 17 появляется сигнал логического "О", При этом на выходе элемента И 26 Формируется низкий уровень напряжения, который запрещает дальнейший счет счетчику 1, На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 появляется сигнал логической "1", который способствует прохождению импульсов с генератора 47 через элемент И 28 на суммирующий вход счетчика 4,Изменение состояния счетчика 4приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ 19 логической "1", Б счетчик 4 импульсы поступают до момента,когда счетчик 2 переходит в нулевоесостояние. При этом на выходе элемента ИЛИ 18 появляется логический "О",который препятствует прохождению импульсов генератора 47 через элементИ 27 и одновременно формирует на выходах элементов ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38и И 28 низкий уровень напряжений, Всчетчик 4 записывается число, равноеразности двух чисел, которые былив счетчиках 1 и 2, Одновременно на .выходе элемента ИЛИ-НЕ . 32 формируется сигнал логической " 1", которыйпоступает на выход управления, обнуляет счетчики 1 и 2, переводит триггер 13 в нулевое состояние и совместно с сигналом, поступающим с выходаэлемента ИЛИ 19, формирует на выходеэлемента И-НЕ 37 низкий уровень напряжения.Наличие на входах элемента ИЛИ-НЕ33 логического "О". приводит к появлению на его выходе высокого потенциала, разрешающего работу счетчика 5и прохождение импульсов генератора47 через элемент И 29 на .вход счетчика 6. При совпадении кода числав счетчика 5 с кодом числа на выходах сумматора 9 на выходах элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 39-42 формируютсянизкие уровни напряжения, которыеприводят к появлению на выходе элемента ИЛИ-НЕ 34 логической "1",вследствие чего содержимое счетчика4 уменьшается на единицу, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 33 появляетсясигнал сброса.Счетчик 5 переходит в нулевоесостояние. На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 39-42 появляется высокий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 34 -низкий уровень напряжения. На выходеэлемента ИЛИ-НЕ 33 опять появляетсялогическая "1", разрешающая работусчетчика 5 и прохождение импульсовгенератора 47 через элемент 29 на вход счетчика 6, т.ецикл работыповторяется. Это происходит до техпор, пока счетчик 4 не переходит внулевое состояние, при этом в счетчике 6 записано число, равное произ1471189сывается в счетчик 3, изменяя егосостояние, На выходе элемента 36 фор-,мируется логический "0". ведению суммы двух чисел, которые были в счетчиках 1 и 2, на их разность, т.е, разности квадратов этих чисел. Так как вход счетчика 6 сое 5 динен с входом элемента ИЛИ 20, то с выхода последнего на вход счетчика 7 поступит количество импульсов,равное содержимому счетчика 6, .т,е. разности квадратов двух чисел, При этом при совпадении кода числа в счетчике 7 с кодом числа (делителя) на выходах регистра 10 на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 43-46 формируются низкие уровни напряжения, которые приводят к появлению на выходе элемента ИЛИ-НЕ 35 логической "1", вследствие чего содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу, а на выходе элемента ИЛИ 21 появляется сигнал сброса, и счетчик 7 переходит в нулевое состояние. На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮ 6 ЕЕ ИЛИ 43- 46 появляются высокие, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 35 - низкий уровни 25 напряжения. На выходе элемента ИЛИ 21 опять появляется логический "0", разрешающий работу счетчика 7. За время работы счетчика 6 на вход счетчика 8 поступит количество импульсов, равное целой части частного от деления разности квадратов двух чисел, записанных в счетчиках 1 и 2, на содержимое регистра 10. При этом в счетчике 7 может остаться число остаток деления. 35Работа счетчика 6 продолжается .до тех пор, пока счетчик 4 не переходит в нулевое состояние, при этом на выходе элемента ИЛИ 19 появляется ".0", который поступает на вход 4 О элемента И-НЕ 37, формируя на его выходе высокий уровень напряжения, а также на инверсный динамический вход триггера 14. Вследствие этого на выходе элемента 33 появляется 45 сигнал логического "0", запрещающий работу счетчиков 5 и 6, а триггер 14 переходит в единичное состоя.ние. На его инверсном выходе появляется низкий уровень напряжения, ко- БО торый формирует на выходе элемента ИЛИ-НЕ 36 логическую "1:"., поступающую на вход элемента И 31 и вход установки триггера 15, На выходе последнего появляется сигнал, который поступает на вход элемента 12 задержки и на вход синхронизации счетчика 3. При этом содержимое счетчика 7 (остаток деления) перепиЧерез время С, на выходе элемента12 задержки формируется сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 21 навход сброса счетчика 7, обнуляя его,Через время С на втором выходе элемента 12 появляется логическая "1",которая через элемент ИЛИ 23 обнуляет:счетчик 8, а также поступает на входэлемента И 31. Так как на другом входе элемента 31 - логический "0", тосостояние этого элемента не изменится. Если бы деление закончилось безостатка, т,есодержимое счетчика 7равнялось нулю, при переписи этогосодержимого в счетчик 3, его состояние, а следовательно, и состояниеэлементов 22 и 36 не изменилось, поэтому на выходе элемента 36 осталсябы высокий потенциал, который совместно с сигналом с выхода элемента 12сформировал на выходе элемента И 31логическую "1", которая через элемент ИЛИ 24 поступила бы на выходпризнака окончания вычисления,Через время й на третьем выходе элемента 12 появляется сигнал, который переводит триггер 15 в нулевое состояние, при этом высокий уровень напряжения на его инверсном выходе совместно с высокими уровнями напряжения на выходах элемента ИЛИ 22 и триггера 14 разрешит прохождение импульсов генератора 47 через элемент И 30 на вход делителя 16 и через элемент ИЛИ 20 - на вход счетчика 7, Делитель 16 производит деление на десять, поэтому на вычитающий вход счетчика 3 будут поступать импульсы с частотой генератора 47, поделенной на десять, при этом каждый импульс с делителя 16 уменьшает содержимое счетчика 3 на единицу. Это будет происходить до тех пор, пока счетчик 3 не переходит в нулевое состояние, при этом в счетчик 7 поступит количество импульсов, равное остатку от предыдущего деления, умноженному на десять, а в счетчик 8 - количество, равное частному от деления остатка, умноженного на десять, на делитель, т.е. десятые доли частного от деления разности квадратов двух чисел, записанных в счетчиках 1 и 2, на содержимое регистра 10 (делителя).1471189 После того, как счетчик 3 перехо" дит в нулевое состояние, на выходе элемента ИЛИ 22 появляется "0", который запрещает прохождение импульсов с генератора 47 через элемент 30 и формирует на выходе элемента ИЛИНЕ 36 логическую "1", которая переводит триггер 15 в единичное состояние, Нулевой уровень напряжения на 10 инверсном выходе триггера 15 подтверждает запрет на прохождение импульсов генератора 47 через элемент И 30, а высокий уровень напряжения на прямом выходе триггера 15 обеспе чивает перезапись остатка деления из счетчика, 7 в счетчик 3. На выходе элемента ИЛИ 22 появляется логическая "1", а на выходе элемента ИЛИНЕ Зб - логический "0". Далее, сиг" 20 нал с первого выхода элемента 12 задержки обнулит через элемент ИЛИ 20 счетчик 7, сигнал с второго выхода элемента 12 обнулит счетчик 8, а сигнал с третьего выхода элемента 25 12 переведет триггер 15 в нулевое состояние. При этом высокие уровни напряжений. соответственно с прямого и инверсного выходов триггеров 14 и 15 и выхода элемента ИЛИ 22 обес печат прохождение импульсов генератора 47 через элемент И 30, цикл счета повторяется. В случае, когда остаток очередного цикла становится равным нулю, сигнал с выхода триггера 15 переписывает нулевую информацию в счетчик 3, подтверждая его состоя" ние, при этом на выходе элемента ИЛИ 22 остается низкий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ Зб - высокий уровни на"40 пряжения. По сигналу с второго выхода элемента 12 на выходе элемента И 31 формируется логическая "1", ко" торая поступает через элемент ИЛИ 24 на выход признака окончания вычисления и на входы сброса регистра 10,45 счетчика 3 и триггера 14. Устройство возвращается в исходное состояние,Процесс деления в устройстве можно остановить на любом цикле с помощью внешнего сигнала, поступающего 50 на управляющий вход элемента ИЛИ 24, на выходе которого формируется сигнал признака окончания вычисления. Таким образом, устройство обеспечивает вычисление разности квадратов . двух чисел, записанных в счетчиках 1 и 2, а также осуществляет деление этой разности на число, записанное в регистре 10, с любой степенью точности, причем результат вычисления разности квадратов двух чисел записы" вается в счетчике 6, а результат деления этой разности - на, делитель, т,е. частное выдается в последовательном коде с выходов счетчика 8. Если необходимо получить частное в параллельном коде, или хранить его, устройство можно подключить к памяти (Фиг.2).В этом случае при появлении сигнала на первом выходе 48 элемента 12 обеспечивается запись информации через элементы И 54-57 в тот из регистров 58-61, на входе разрешения записи которого будет логическая "1", т.е. на каком выходе дешифратора 53 будет высокий уровень напряжения. После получения целой части частного (так как счетчик 52 и дешифратор 53 находятся в нулевом состоянии) запись по сигналу с выхода 48 произойдет в, регистр 58. Сигнал с второго выхо" да 49 элемента 12 изменит состояние счетчика 52 на единицу, следовательно, на первом выходе дешифратора 53 будет высокий уровень, напряжения, который после следующего цикла счета обеспечит запись десятых долей частного в регистр 59. После записи состояние счетчика 52 увеличится еще на единицу, и запись сотых долей частного произойдет в регистр 60 и т;д, Число возможных состояний счетчика должно быть равно числу регистров памяти. Если деление происходит все время с остатком, при переполнении счетчика 52 на его выходе формируется сигнал, который поступает на вход 51 управления элемента ИЛИ 24, формируя на его выходе 50 сигнал окончания вычислений, который сбрасывает счетчик 52. формула изобр етения Устройство для вычисления разности квадратов двух чисел по авт. св, В 1337897, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем обеспечения возможности дополнительного деления разности квадратов двух чисел на число, в него введены третий и четвертый суммирующие счетчики, третий вычитающий счетчик, регистр, делитель, второй элемент задержки, с четвертого по восьмой элементы ИЛИ, шестой иЪседьмой элементы И, четвертый и пятый элементы ИЛИ-НЕ, вторая группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй и третий триггеры, причем выход делителя соединен с информационным входом третьего вычитающего счетчика, выходы которого подключены к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ-НЕ и шестого элемента И, выход которого соединен с входом делителя и с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом третьего суммирующего счетчика, выходы которого соответственно подключены к ин формационным входам третьего вычитаю- щего счетчика и к первым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы, вторые входы элементов которой под" ключены к выходам регистра, вход разрешения записи которого является одноименным входом устройства и подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом седьмого элемента И и с первым выходом второго элемента задержки, второй выход которого подключен к входу сброса второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, третий вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом .четвертого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом установки второготриггера и с вторым входом седьмогоэлемента И, выход которого подключенк первому входу седьмого элементаИЛИ, выход которого является выходомсигнала окончания вычислений устройства и подключен к входам сбросарегистра, третьего триггера и третьего вычитающего счетчика, вход синхронизации которого соединен с выходомвторого триггера и с входом второгоэлемента задержки, третий выход ко 15 торого соединен с первым входом восьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом четвертогосуммирующего счетчика и с выходомпятого элемента ИЛИ-НЕ, входы кото 20 рого соединены с выходами элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы, входустановки третьего триггера соединенс выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый вход шестого элемента И сое 25 динен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен квторому входу пятого элемента ИЛИ,выходы восьмого и шестого элементовИЛИ соединены с входами сброса соответственно третьего и четвертогосуммирующих счетчиков, выход последнего из которых является выходомрезультата дополнительной функцииустройства, второй вход седьмогоэлемента ИЛИ является входом управления устройства,аж бб 7 Подписноео комитета по изооретенийи и открьМосква, Б, Раушская наб., д. ям при ГКНТ ССС5