Множительно-делительное устройство

О ПИЗОБРЕТЕНИЯ оп 746511 Союз Советскик Социалистических Республик(51)М Кл 2 а 06 Р 7/39 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по деАам изобретений и открытий(54) МНОЖИТЕЛЬНО,ЦЕЛИТЕЛЬНОЕ. УСТРОЙСТВО Изрбретение относится к,вычисли" тельной технике, а именно, к цифро" вым множительно-делительным устройствам последовательного типа,5Известны множительно-делительные устройства, содержащие импульсный генератор, подключенный через ключ к источнику множимого (частного), регистры множимого, множителя (делителя), делимого, счетчик произведения (делимого), две схемы сравнения, переключатель, выход которого шиной Стоп подключен ко входу установки нуля триггера, на вход установки единицы которого подключена шина 15 пуск, выход триггера подключен к другому входу ключа 1.Однако, известное устройство сложно в конструктивномисполнении за 20 счет того, что все регйстры содержат по 2 п + 2 разряда, в то время как оперируеьие числа не могут быть больше п-разрядов, и имеет низкое быстродействие вследствие большого времени 25 умножения (деления), которое равноТ умн (дел 1где и - разрядность чисел;период частоты схемы выработки тактовых сигналоВ 30 Наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее регистры множимого, множителя (делителя) и делимого, счетчики множимого (частного) и произведения (делимого), группу элементов И, группу элементов ИЛИ, генератор импульсной последовательности, счетчик произведения. при этом вход счетчика произведения соединен с выходом элементов ИЛИ группы, соединенных своими входами с выходами элементов И группы, первые входы которых соединены с выходами регистра множителя (делителя), а вторыес выходами счетчика множимого (част- ного), счетный вход которого соеди нен с выходом генератора импульсной последовательности 2 . Однако данное устройство требует затрат времени на выполнение опера" ций преобразования прямых кодов множимого и делимого в дополнительный код. Кроме этого выходы счетчика множимого (частного) должны иметь импульсный выход при переходе триггеров из состояния 11 ф в состояние ф 0, что может потребовать наличие тактирующей сетки.Целью изобретения является повы-шение быстродействия и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что н множительно-делительное устройство введены дне схемы сравнениякодов и по одномуодновибратору накаждую декаду счетчика множимого(частного), причем информациойныевходы первой схемы сравнения соединены с выходами счетчика множимого(частного) и выходами регистра множимого. Входы второй схемы сравнениякодов соединены с выходами счетчикапроизведения и выходами регистра делимого. Третьи входы элементов Игруппы соединены с выходами соот"нетстнующих одновибраторов, четвертые входы Второго, третьего и четвертого элементов И группы соединеныс инверсным выходом первого триггера декады счетчика множимого (частного), пятый вход третьего элементаИ группы соединен с инверсным выходомвторого разряда декады счетчика мно- .жимого (частного). Счетный вход Как"дой декады соединен с нходом соответствующего одновибратора.На фиг. 1 приведена схема предпагаемого устройства; на фиг, 2 - диаграммы напряжений н различных точкаходной декады умножителя,Множительно-делительное устройствосостоит из генератора 1 Йчпульснойпоследовательности, подключенного через элемент 2 И к счетчику 3 множимого (частного). Выходы разрядовсчетчика 3 подключены к схеме 4 сравнения кодов и к умножителю 5. Другиевходы схемы 4 сравнения кодов подсо"единены к выходам регистра б множимого. Другие входы умножителя 5 подключены к выходам регИстра 7 множителя (делителя)., Выход схемы сравнения. кодов подключен через переключатель 8 ко входу установки нуля триг"гера Я на вход установки фединицыкоторого подается сигнал Пуск.Выход умножителя 5 подключен ковходу счетчнка 10 произведения (делимого), выходы разрядов счетчика10 подсоединены к схеме сравнения кодов 11, другие входы которой подключены к выходам разрядов регистра 12делимого. щ из десяти входных (см,диаграмму ф 1 ф),Каждая декада 13 счетчика 3 состоит из тетради триггеров 14, 15, 16.и 17 в коде 1-2-4-8, Каждая декада 18 регистра 7 состоит из тетрады двоичных разрядов 19, 20, 21 и 22 соответственно в коде 5-2-1-1. Каждая декада 23 умножйтеля 5 состоит из груп" пы элементов 24, 25, 26 и 27 И и одновибратора 28. Первые входы элемен" 40 тов 2 , 25, 26, 27 И подсоединены к выходам соответственно разрядов 19, 20, 21, 22 декады 18 регистра 7. Вторые вхбды элементов 24, 25, 26, 27 И соединены с выходами соответственно триггеров 14, 15, 16, 17 счетчика 3множимого (частного).Третьи входы элементов 24, 25, 26,27 И объединены и подключены к выходу одновибратора 28, вход которогоподключен к счетному входу соответствующей декады 13, счетчика 3. Четвертые входы элементов 25, 26, 27 Иподключены к инверсному выходу триггера 14. Пятый вход элемента 26 Иподсоединен к инверсному выходу триггера 15, Выходы всех декад 23 объединены группой элементов ИЛИ 29. Выход элементов ИЛИ 29 группы подключенк входу счетчика 10,Прежде чем рассмотреть работу всего устройства, необходимо ознакомиться с работой умножителя 5 на примереработы его одной декады, например,первой. Работа остальных декад идентична.При поступлении на вход декады 13счетчика 3 импульсной последовательности то генератора 1 триггеры 14,15, 16, 17 начнут изменять свое состояние согласно приведенным диаграммам Я 1, Я, ЯЗ, Я 4. (фиг. 2), полученным с прямых выходов указанных триггеров. Состояние инверсных выходовЯ 1 и Я, которое в дальнейшем будетнеобходимо для объяснения работы, легко представить на основании диаграммЯ 1 и Я 1На диаграмме 1 О представлена частота входных импульсов 1 декады 13На выходе одновибратора 28. На шине а (фиг. 2) при разрешающем потенциале с разряда 19 присутствуют; пять импульсов из десяти импульсов частоты 1 . На шине Ь при разрешениис разряда 20 присутствуютдва импульса из десяти входных и соответственно на шинах с и д по одному импульсу при аналогичных условиях (т.е. разрешении с разрядон 21 и 22). В этом нетрудно убедиться совместив сбответстнующие потенциалы на входах эле" ментов 24, 25, 26, 27 И. Таким образом, если разрешение .получено только с разряда 21, то на выходе декады 23 (а - Ь - С - д ) имеем один импульс Если разрешение получено с разряда 20,на выходе декады 23 имеем два импульса (диаграмма 2). Три импульса (диаграмма 3) получим при разрешении с разрядов 20 и 23 и т.д. Четыре - разре"шение с разрядов 20, 21, 22; пятьразрешение с разряда 19 у шесть - разрешение с разрядов 19 и 21 семь -разрешение с разрядов 19 и 20 у Зо."ейь " разрешение с разрядов 19, 20и 22; девять - разрешение с разрядов19, 20, 21 и 22. Группа элемейтов 29ИЛИ производит сложение импульсоввсех декад 23, при этом все импульсыстрого разнесены во времени. Импульсы каждой последующей декады расположены в местах переноса десятого импульса предыдущей декады,Рассмотрим работу устройства напримере умножения двух чисел 785и 0,643., Точное произведение указанных выше чисел равно 504, 755, Округленныйрезультат произведения с точностьюдо единицы третьего знака будет 505,до единицы четвертого знака - 504,8.Запятая взята чисто условно поскольР 10ку во всех других случаях недостаю,щие разряды в округленном произведении заменяются нулями. Число 785 заносят н регистр 7 н коде 1-1-2-5, ачисло 643 (без учета запятой) заносят в регистр б в коде 1-2-4-8. Переключатель 8 установлен в положениеумножение, когдавыход схемы 4подсоединен к шине Стоп триггера9. Умножение начинается подачей команды (импульса) по шине фПуск, 20устанавливая триггер 9 в единичноесОстояние. Ключ 2 открывается, пропуская импульсы с генератора 1 навход счетчика 3. После набора счетчиком 3 числа 643 срабатывает схема 25совпадения 4, сигнал с выхода которой по,шине Стоп выключит триггер,а тот н свою очередь выключит ключ 2,Прекратится подача импульсов н счетчик 3. Процесс умножения закончится, 30в счетчике 10 запишется число равноеокругленному до единицы младшего разряда произведению, т,е. числу 505 притрехдекадных регистре 7 и счетчикам 3и 10, или 504,8 при четырехдекадных З 5регистре 7 и счетчиках 3 и 10.Рассмотрим более подробно процесс:умножения этих чисел при трехдекадном регистре 7 и счетчиках 3 и 10,Согласно стрелке около блоков 3 40и 7, показывающей направление от млад.щего разряда к старшему, видно, чтопри записи множителя 785 в регистр 7циФра 7 заносится в декаду 18, стыкующуюся с младшей декадой 13 счетчика3, а младшая цифра 5 запишется в декаде 18, расположенной против старшей декады 13 счетчика 3, При записицифры 7 будут фвключены разряды 19и 20; при записи циФры 6 - разряды19, 20 и 22; при записи цифры 5 - разряд 19 (см.диаграммы 7, 8, 5). Следовательно, с первой декады 23 на схему 29 импульсы поступают с открытыхсхем 24 и 25, т.е. по шинам о и Ь,со второй декады 23 импульсы поступают с шин а, Ъ(открйты схемы 24, 25,27), с третьей:декады 23 импульсыпоступают с шины б, (открыта схема 19) .Подсчитаем количество импульсов, которое поступит со всех этих шин насхему 29 (на вход счетчика 10). Этоколичество импульсов равно результатупроизведения чисел 785 и 0,643. Напервую декаду 13 счетчика 3 поступит643 импульса, поэтому с первой декады 65 23 по шинам а и Ь поступит количестнсимпульсов, равное зф- . 7, а точнееф 0. 7 Я 71.Последнее слагаемое проверяетсяпо диаграмме 7 следующим образом.На вход декады поступило 3 импульса, на выход декады пройдет согласнодиаграмме 7 тоже 3 импульса. Итогос первой декады в схему 29 поступит420 + 28 + 3 = 451 импульс. На вторую декаду 13 счетчика 3 поступит 64импульса и поскольку для второй декады Коэффициейт умножения был ранен8 (число во второй декаде 18 регистра 7), то с выхода второй декады 23поступит в схему 29 количество импульсов равное: в , 8, а точнее64Щ + ( - , 8) . При уточнении последнего слагаемого по диаграмме8имеем сумму импульсов второй декады48 + 3 = 51.На третью декаду 13 счетчика 3поступит б импульсов и поскольку коэф"фициент умножения для третьей декадыбыл равен 5 (число 5 в первой декаде18 регистра 7), то с третьей декады23 поступит согласно диаграмме 5 - 3импульса. Общая сумма произведениясоставит 451 4 51 4. 3 = 505 импульсов.При четырехдекадных регистрах б,7, в которых записываем те же числа(с добавлением О), т.е. 6430 и 7850соответственно, рассуждая аналогичноИмеем при четырехдекадных счетчиках3 и 10;с первой декады 23: в 7+ - 7+, в -45006000 400 З 0О ю 1 Оимпульсовсо второй декады 23: - ,8+ - ,8+(108) Ябимпульсов;с третьей декады 23: - 5+ 5) 32601 Оимпульса,Произведение составит 5048 импульсовили с учетом запятой число 504,8.Операция деления происходит прикоммутации переключателем 8 выходасхемы 11 к шине Стоп. В регйстр12 заносят делимое в коде 1-2-4-8,а в регистр 7 делитель в коде1-1-2-5,Аналогично умножению подается команда Пуск.Счетчик 3 работает и с выхода схема 5 н счетчик 10 поступают импульсы. Как только счетчик 10 подсчитает ко,личество импульсов, равное числу в регистре 12, то сработает схема совпадения 11, которая остановит весь процесс. В счетчике 3 запишется частное. В этом легко убедиться, если рассмотреть приведенный выше пример (умножение) как бы в обратном порядкепроизве 4 ение заранее известно 505 - это делимое и заносится оно в ре" гистр 12. Известен также один из сомножителей (785) - это делитель, который заносится в регистр 7. Другой сомножитель, число 643 - это частное будет подсчитано в счетчике 3 (оно за"ранее неизвестно) . Но то, что счетчик 3 подсчитает эа время деления ров" но 643 импульса при наборе счетчиком 10 числа 505 мы уже убедились на примере умноженияТаким образом, предложенное устройство позволяетсравнительно простыми средствами произвести быстрое умножение (деление) чисел представ" ленных двоично-десятичным кодом.10ФормУла изобретения Множительно-делительное устройство, содержащее регистры множимого, множителя. (делителя) и делимого, счетчики множимого (частного) и произведения (делимого), груйпу элементов И, - группу элементов ИЛИ, генератор им- . пульсной последовательности; счетчик произведения, вход которого сое О динен с выходом элементов ИЛИ групЫю, соединенных своимй входами с"выходами элементов И группы, первые вхо- . ды которых соединены с выходами регистра множителя (делителя), а вторые с выходами сМетчика множимого (частного), счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсной последовательности, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюЯ освоения быстродействия и упрощенияустройства, в него дополнительно. введены две схемы сравнения кодов и поодному одновибратору на каждую дека-ду счетчика множимого (частного), причем информационныевходы первой схемю сравнения кодов соединены с выходами счетчика множимого (частного)и выходами регистра множимого, а входы второй схеьы сравнения кодов соединены с выходами счетчика произведения и выходами регистра делимого,третьи входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих одновибраторов, четвертые входы второго, третьего и четвертого элементовИ группы соединены с инверсным; выходом первого триггера декады счетчикамножимого (частного), пятый входтретьего элемента И группы соединенс инверсным выходом второго разрядадекады счетчика множимого (частного),рчетный вход каждой декады которогосоединен со входом соответствующегоодновибратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 572786, кл. 0 06 Р 7/39 1975 (прототип) .2. Авторское свидетельство СССР9 411452, кл . С 06 Р 7/395, 1971.746511 2 Л Ф 1 6в д Ю О рр ц ГУ Ю Ю Ю Щ Составитель Г.Плешеведактор И. Ковальчук Техред А.Куликовская Корректор И.Вигул ное Филиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул. Проектна Заказ 4103/17 ЦНИИПИ Госу по делам 113035, Москв