Арифметико-логическое устройство

Сфвз Сееетскмх Социалжтических РеспубликОЙ И(:АНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ ио 805306(51)М. Кл 3 С 06 Г 7/50 с присоединением заяаки Йо Государствеииый комитет СССР ио дмкм изобретений и открытий.6(088.8)Заяеите рдена Ленина институт к) АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ, УСТРОЙСТВО к вычисли-" быть испольпо модулю, а в системе тем,ополче е уз- абрао тва явть логиации надистеме 1 ским реется арифа, содер- ИЛИ и три одни вхосоединеами элетов Иов Иустйства явнять логи 30 Изобретение относитсятельной технике и можетзовано при контроле ЦВМтакже в ЦВМ, работающейостаточных классов.Известно арифметика-логиустройство, содержащее отделлы арифметической и логичесботки двоичной информацииНедостатком этого устройляется невозможность выполические и арифметические опечислами, представленными востаточных классов. Наиболее близким техничешением к предлагаемому являметико-логическое устройствжащее две группы элементовгруппы элементов И, причемды элементов И первой группыны с соответствующими выходментов И второй группы, другиесоответствующими выходами элеметретьей группы, а выходы элемеадам первой группы являются выхройства 21 .Недостатком этого устрляется йевозможность выпоческие операции И и ИЛИЦель изобретения - расширение области применения устройства за счетвыполнения логических операций Ии ИЛИ,Поставленная цель достигаетсячто устройство содержит группы днительных элементов.И, блоки выводаинФормации и блок управления, первый,второй и третий входы которого соединены с соответствующими входными шинами логических операций И, ИЛИ иарифметической операции сложение,первый и второй выходы соединены спервым и вторым входами первога нчетвертого блоков вывода информации,а третий и четвертый выходы соединеныс первым и вторым входами второго итретьего блоков вывода информации,третьи входы блоков вывода информации соединены с выходами соответствующих дополнительных элементов И,а выходы первого и второго блоковвывода информации соединены соответственно с первыми и вторыми входамиэлементов И второй группы, выходытретьего и четвертого блоков выводаинформации соединены соответственнос первыми и вторыми входами элементов И третьей группы, первые входыдополнительных элементов. И первой ивторой групп подключены к первымвыходам элементов ИЛИ первой группы,вторые в , к первым выходам эл"ментовИЛИ второй группы, первые входы дополнительнЫх элементов И третьей ичетвертой групп подключены ко вторымвыходам элементОв ИЛИ первой группы,вторые - ко вторым выходам элементов ИЛИ второй группы, а входы элементов ИЛИ групп являются входамиустройства,На фиг, 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 -Функциональные схемы отдельных узлов:с;.Фметико-логического устройства помодулю 16,Устройство содержит (фиг. 1) группы 17 элементов И, группы 8 и 9элементов ИЛИ, блоки 10-13 вывода информации, блок 14 управления, входные шины 15-17 управления, входы устройства Б и Г, выходы устройства Ф. 2 ООдни входы элементов И группы 1соединены с соответствующими выходами г элементов И группы 2, другие -с соответствующими выходами р элементов И группы 3. Выходы элементов Игруппы 1 являются выходами устройства. Первый, второй и третий входыблока 14 управления соединены с соответствующими входными шинами 15-17ЛоГических операций И, ИЛИ и арифметической операции сложение. Первый 18и второй 19 выходы блока 14 управления соединены с первым и вторым входами блоков 10 и 13 вывода информации, а третий 20 и четвертый 21 выходы соединены с первым и вторым вхо- З 5дами блоков 11 и 12 вывода информации. Третьи входы блоков 10-13 вывода информации соединены с выходамис, е, Ч у соответствующих элементов И групп 4-7. Выходы блоков 10 40и 11 вывода информации соединены соответственно с первыми д и вторымивходами элементов И группы 2, а выходы блоков 12 и 13 вывода информации соединены соответственно с первыми х и вторыми а входами элементовИ группы 3. Первые входы 6 элементов И групп 4 и 5 подключены к первымвыходам элементов ИЛИ группы 8, вторые а - к первым выходам элементовИЛИ группы 9. Первые входы в элементов И групп б и 7 подключены ко вторым выходам элементов ИЛИ группы 8,вторые ь - ко вторым выходам элементов ИЛИ группы 9. Входы элементов ИЛИгрупп 8 и 9 являются входами устройства.При поступлении первого Б и второго Г чисел на выходах соответственных элементов ИЛИ групп 8 и 9, аследовательно; и на входах элементовИ групп 4-7 появляются единичные сигналы. При этом на соответствующихвыходах элементов И групп 4-7 возникают единичные сигналы. В зависимости от разрешающих потенциалов на входах 15-17 блока 14 управления и сигналов на выходах элементов И групп 4-7 на выходах блоков 10-13 вывода информации, а следовательно, и на входах соответствующих элементов И групп 2 и 3 появляются единичные сигналы. Это в свою очередь приводит к возникновению единичных сигналов на входах элементов И группы 1, а следовательно, и к формированию соответствующей функции Ф на выходе устройства.Рассмотрим исходное состояние, связи и работу ва примере арифметико-логического устройства по модулю 16.На фиг. 2 каждая иэ групп 8 и 9 содержит элементы ИЛИ 22-29, каждый иэ блоков 10 и 11 вывода информации содержит элементы ИЛИ 30 и И 31-33. Построение групп 6, 7 и 3 элементов И, блоков 12 и 13 вывода информации аналогично построению соответствующих групп 5, 4 и 2 элементов И и блоков 11 и 10 вывода информации, а поэтому они на фиг. 2 не приведены.Входы Б (первое число) и Г (второе число) пронумерованы так, что при поступлении первого и второго чисел единичные сигналы есть на тех входах элементов ИЛИ групп 8 и 9, номера которых совпадают с конкретными значениями этих чисел.Числом, равным квадратному корню иэ модуля 16, является число четыре.Числа по модулю 16 принимают значения 0,1,2. 9,Л,В,С,О,Е,Г. Среди этих чисел числа 0,4,8,С сравнимы с нулем по модулю 4. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 0,4,8,С подключены к входам элементов ИЛИ 22 этих группсоответственно. Числа 1,5,9,0 сравннмы с единицей по модулю 4. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 1,5,9,0 подключены к входам элементов ИЛИ 23 этих групп соответственно. Аналогично входы устройства с номерами 2,6, А, Е подключены к входам элементов ИЛИ 24 групп 8 и 9, и входы 3,7,В,Г к входам элементов ИЛИ 25 групп 8 и 9. Среди чисел по модулю 16 частное от деления чисел 01,2,3 на 4, округленное до ближайшего целого в меньшую сторону, равно нулю. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 0,1,2,3 подключены к входам элементов ИЛИ 26 этих групп соответственно. Частное от деления чисел 4, 5,6,7 на четыре, округленное до ближайшего целого в меньшую сторону, равно единице. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 4, 5,6,7 подключены к входам элементов ИЛИ 27 этих групп соответственно.Ьналогично входы устройства с номерами 8,9,4,В подключены к входам элементоВ ИЛИ 28 груПп 8 и 9, и входы устройства с номерами С,О,Е,Г подсоединены к входам элементов ИЛИ 29 групп 8 и 9.Выходы элементов ИЛИ 22-25 групп 8 и 9 подсоединены соответственно к первым Ь и вторым а входам элементов И групп 4 и 5. Выходы элементов ИЛИ 26-29 групп 8 и 9 подсоединены соответственно к первым и и вторым ь входам элементов И групп б и 7.Каждая из групп 4-7 состоит из 16 элементов И, расположенных по 4 в каждой строке и в каждом столбце. Первые входы а и ь элементов И, расположенных в нулевых строках групп 4, 5 и б, 7 соответственно, подсоединены к выходам элементов ИЛИ 22 и 2,6 группы 9, в первых строках. а 5 и ь - к выходам элементов ИЛИ 23 и 27, во вторых строках а и ь к выходам элементов ИЛИ 24 и 28, а в третъих .строках а и ь - к выходам элементов ИЛИ 25 и 29. Аналогич но вторые входы элементов И, расположенных в нулевых столбцах Ь 0 и и групп 4, 5 и 6, 7 соответственно, подсоединены к выходам элементов ИЛИ 22 и 26 группы 8, в первых столб цах Ь и и - к выходам элементов ИЛИ 23 и 27, во вторых столбцах Ь 2 и и - к выходам элементов ИЛИ 24йи 28, а в третьих столбцах Ьи и - к выходам элементов ИЛИ 25 и 29.Выходы элементов И групп 5. и 6, соответствующие одной н той же логической операции ИЛИ по модулю 16, объединены в одну выходную функцию, Например, ОчО; 1 чО = Оч 1 : 1 ч 1; 2 чО Оч 2 = 2 ч 2; ЗчО = ОчЗ = Зч 1 = 1 чЗ - Зч 2 = 2 чЗ = ЗчЗ = 2 ч 1 = 1 ч 2. Поэ.тому число выходов каждой из групп 5 и б равно четырем (ео - е 3, ЧО - ц 3) и они подсоединены соответственно к первым входам элементов ИЛИ 30 и 40 И 31-33 блоков .11 и 12 вывода информации.Выходы элементов И групп 4 и 7, соответствующие одной и той же логической Операции И по модулю 16, объе динены в одну выходную функцию. Например, 0 0 = 0 1 = 1 0 = 2 0 02=30=03=21=12 1 1=1 3= 3 1; 2 2=2.33 2; 3 3. Поэтому число выходов каждой из групп 4 и 7 равно четырем (с вс, у 0 - у 3 ) и они подсоединены соответственно к первым входам элементов ИЛИ 30 и 31-33 блоков 10 и 13 вывода информации.Первый 18 и второй 19 выходы блока 14 управления соединены со вторыми входами элементов ИЛИ 30 и И 31-33 соответственно блоков 10 и 13 вывода информации, а третий 20 и четвертый 21 выходы блока 14 управления соединены со вторыми входами элементов ИЛИ 30 и И 31-.33 соответственно блоков 11 и 12 вывода информации.Выходы элементов ИЛИ 30 и И 31-33 блоков 10 и 11 вывода информации под- б соединены соответственно к первым ди вторымвходам элементов И группы2, а выходы элементов ИЛИ 30 и И 3133 блоков 12 и 13 вывода информациисоединены соответственно с первымих и вторыми а входами элементов Игруппы 3. Группы 2 и 3 состоят из 16 элементов И, расположенных по 4 в каждой строке и в каждом столбце. Входы и хр элементов И, расположенных в нулевых строках групп 2 и 3, подсоединены соответственно к выходам элементов ИЛИ 30 блоков 11 и 12 вывода информации, в первых строкахи х, - к выходам элементов И 31, во вторых строках Е и х - к выходам элементов И З, а в третьи.; строках и х - к выходам элементов И 33 волоков 11 й 12 вывода информации. Аналогично входы элементов И, расположенных в нулевых ди и в столбцах групп 2 и 3 подсоединены соответственно к выходам элементов ИЛИ 30 блоков 10 и 13 вывода информации, в первых столбцах д и а - к выходам элементов И 31, во вторых столбцах д и в - к выходам элементов И 32, а в третьих столбцах ди в - к выходам элементов И 33 блоков 10 н 13 вывода информации.Все элементы И групп 2 и 3, стоящие на диагонали, формируют одну и ту же функцию (например, 2 + 01 + 1 = 0 + 2), и поэтому они объединены в одну выходную функцию. Число таких диагоналей в каждой из групп2 и 3 равно 7 (гб - гь , Р 0 - рб) и они подсоединены к соответствующим первым и вторым входам элементов И группы 1.Входы элементов. И, расположенных в нулевой строке и нулевом столбце группы 1, подсоединены к выходам р 0 и г групп 3 и 2, в .четвертой строке и во втором столбце - к выходам р и г , в пятой строке и в третьем столбце - к выходам р и г , в седьмой строке и в четвертом столбце - к выходам р и г, во второй строке и в пятом столбце - к выходам р и г, в третьей строке и в шестом столбце к выходам р и г , в шестой строке и в седьмом столбце - к выходам р и гб групп 3 и 2, Выходы элементов И группы 1, соответствующие одной и той же сумме по модулю 16, объединены в одну выходную функцию Ф.Арифметико-логическое устройство по модулю 16 работает следующим образом.Если, например, для числа Б единичный сигнал на входной шине б, а для числа Г единичный сигнал на входной шике 5, то на выходах элементов ИЛИ 24 и 27 группы 8 и ИЛИ 23 и 27 группы 9, а следовательно, и на входах Ь и а, групп 4 и 5 и и ь групп б и 7 появляются единичныесигналы. При этом на выходах а группь 4, е группы 5, о группы 6 и у групйы 7 есть едийичные сигналы.Если единичный сигнал на шине логической операции ИМИ 15, то на выходах 18 и 21 блока 14 управления возникают единичные потенциалы. Поэтому единичный сигнал с выхода.е группы 5 поступает через элемент .И 33 блока 11 вывода информации на вход К элементов И группы 2, а еди ничный сигнал с выхода о группы б поступает через элемент Й 31 бло ка 12 вывода информации на вход х элементов И группы 3. Единичный сйгнал с выхода 18 блока 14 управления поступает через элементы ИЛИ 30 блоков 10 и 13 вывода информации на входы д и во элементов И соответствующих групп 2 и 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах г и р групп 2 и 3, а следовательно, и к возникновению единичного сигнала на выходе 7 группы 1Действительно, Ф = 6 Ч 5 = 7 (вод 16),25Если разрешающий потенциал на шине логической операции И 16, то на выходах 19 и 20 блока 14 управления появляются единичные потенциалы. Поэтому единичный сигнал с выхода со группы 4 поступает через элемент ИЛИ 30 блока 10 вывода информации на вход до элементов И группы 2, а единичный сигнал с выхода у группы 7 поступает через элемент И 31 блока 13 вывода информации на вход в элементов И группы 3. Единичный сигнал с выхода 20 блока управления 14 поступает через элементы.ИЛИ 30 блоков 11 и 12 вывода информации,на входы 11 и х 0 элементов И соответст вующих групп 2 и 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах г и р групп 2 и 3, а следовательно, и к возникновению единичного сигнала на вьфоде 4 группы 1. 45Действительно, Ф:б 54(вод 16). В случае, если единичный сйгнал на шине 17 арифметической операции сложение, то на выходах 19 и 21 блока 14 управления появляются единичные сигналы. Поэтому единичный сигнал с выхода е группы 5 поступает через элемент Й 33 блока 11 вывода информации на вход Е элементов И группы 2, а единичный сигнал с выхода со группы 4 поступает через элемеьт ИЛИ 30.блока 10 вывода информации на вход д 0 элементов И группы 2. Единичный сигнал с выхода ц группы 6 поступает через элемент И 31 блока 12 вывода информации на вход х элементов И группы 3, а единичный сигнал с выхода у группы 7 поступает через элемент И 31 блока 13 вывода информации на вход пь, элементов И группы 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах г н р 1 групп 2 и 3/ а следовательно. и к возникновению единичного сигнала а выходе ц группы 1.Действительно, Ф = 6 + 5 = В(вод 16).Таким образом, введение групп дополнительных элементов И, блоков вывода информации и блока управления позволяет увеличить функциональные воэможности арифметико-логического устройства в три раза, вследствие чего арифметико-логическое устройство выполняет логические операции И, ИЛИ и арифметическую операцию сложение.Формула изобретенияАрифметико-логическое устройство, содержащее две группы элементов ИЛИ и три группыэлементов И, одни входы элементов И первой группы соединены с соответствующими выходами элементов И второй группы, другие - с соответствующими выходами элементов И третьей группы, а выходы элементов И первой группы являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет выполнения логической операции И и ИЛИ, оно содержит группы дополнительных элементов И, блоки вывода информации и блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими входными шинами логических операций И, ИЛИ и арифметической операции сложение, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами первого и четвертого блоков вывода информации, а третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым входами второго и третьего блоков вывода информации, третьи входы блоков вывода информации соединены с выходами соответствующих дополнительных элементов И, а выходы первого и второго блоков вывода информации соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И второй группы, выходы третьего и четвертого блоков вывода инфор- мации соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И третьей группы, первые входы дополнительных элементов И первой и второй групп подключены к первым выходам элементов ИЛИ первой группы, вторые - к первь 1 м выходам элементов ИЛИ второй группы, первые входы дополнительных элементов И третьей и четвертой групп подключены ко вторым выходам элементов ИЛИ первой группы, вторые - ко вторым выходам элементов805306ИЛИ второй группы, а входы элементов ИЛИ групп являются входами устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 101. Дроздов Е.А. и др. Электронные вычислительные машины единой системы. М., "Иашиностроение", 1976, с. 214.2. Авторское свидетельство СССР Ю 352276, кл. 6 06 Г 7/50, 1971 (прототип).80530 б Составитель Ю. Розентальедактор М. циткина Техред М, Рейвес Корректор акаэ 10903/71 иал ППП "Патент", г. Ужгород, улй Проектная,Тираж 75 ВНИИПИ Госуд.по делам и 13035, Москва, Подписноественного комитета СССРбретений и открытий