Устройство для деления п-разрядныхдесятичных чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДФИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 090479 (21) 2749591/18-24с присоединением заявки йо(51)М, Кл, 6 06 Г 7/52 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий2) Авторыизобретени А. Т. Пешков и Л Глухова нский радиотехнический институ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ Н-РАЗРЯДНЫ ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛИзобретение к вычисли.тельной технике ыть исполь-, зовано при пост версальных арифметических об р абаты.вающих двоичную ную инЪормацию.Известно вычислительное устройст,во последовательного действия, состо- ящее из преобразователей Аазо-импульсного представления чисел в пространственно-импульсное, преобразователей пространственно-импульсного представления в фазо-импульсное представление чисел, суммирующего и множительного блоков, логической схемы и блока микропрограммного управления 1.Недостатком данного устройстВа является то, что при небольших Функциональныхвозможностях оно обладает значительной сложностью. . 2Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для деления и -разрядных десятичных чисел, содержащее десятичный сумматор, регистр делителя, ре" гистр хранения, регистр частного и блок управления, содержащий генератор импульсов, двоичный счетчик, элемент И, элемент НЕ, элементы задержки и триггер 2 .3 относится и может б роении уни устройств, и десятич Недостатком данного устройства являются большие затраты оборудованияразрядность сумматора, регистра делителя и дополнительного регистра соответствует удвоенной разрядностидесятичных операндов)фЦель изобретения - сокращение затрат оборудования устройства деления.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для деления и-разрядных десятичных чисел, содержащее сумматор, регистр частного, регистр делителя, регистр хранения и блок управления, причем блок управления со держит шины положительного и отрицательного знака парафазного входа,первый, второй, третий, четвертый,пятый, шестой и седьмой выходы, генератор импульсов, счетчик, первый, О второй, третий, четвертый, пятый,,шестой и седьмой элементи И, первыйэлемент НЕ, первый, .второй и третийэлементы задержки и триггер, причеминформационный вход сумматора соеди нен с информационным выходом регистра делителя, информационный вход которого соединен с инФормационным выходом регистра хранения, первый выход блока управления соединен с пер вым управляющим входом сумматора,второй управляющий вход которого с-единен со вторым выходом блока управления, парафазный выход знака сумматора соединен с парафазным входом блока управления, третий выход которогосоединен с первым управляющим входомрегистра частного, второй управляющийвход которого соединен с четвертым.выходом блока управления, пятый выход которого соединен с первым управляющим входом регистра делителя, второй управляющий вход которого соеди Онен с шестым выходом блока управления, седьмой выход которого соединенс третьим управляющим входом регистра частного, причем выход генератораимпульсов соединен со входом счетчика и первым входом первого элементаИ, второй вход которого соединен спервым выходом счетчика, первый входвторого элемента И соединен с первыми входами третьего, четвертого, пя Отого и шестого элементов И и с выходом генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, вход первого элементаНЕ соединен со вторым выходом счетчи-ка, а выход - со вторым входом четвертого элемента И, выходпервогоэлемента задержки соединен с третьимвходом первого элемента И, а входпервого элемента задержки - с йинойотрицательного знака входа блока уп.равления и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен совторым выходом блока управления,вход второго элемента задержки соединен с выходом четвертого элемента Ии с пятым выходом блока управления,выход третьего элемента задержки соединен с первым входом триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом седьмого элемента И, выход 40которого соединен с седьмым выходомблока управления, второй вход триггера соединен с выходом первого элемента И, вторые входы третьего и шестогоэлементов И соединены с шиной положи тельного знака входа блока управления,а выходы третьего, пятого и шестогоэлементов И соедийрны соответственно .с первым, шестым и третьим выходамиустройства управления, выход второгоэлемента задержки соединен с четвертЫм выходом блока управления, в блокуправления введен второй элемент НЕ,причем в блоке управления выход первого элемента НЕ соединен с третьимивходами второго и третьего элементовИ, второй входпятого элемента И подключен ко входу третьего элементазадержки, установочному входу, второму выходу счетчика и входупервогоэлемента НЕ, вход второго элемента ф)НЕ соединен с первым выходом счетчика, а выход - с третьим входом шестого эЛемента И, третий вход седьмогоэлемента И соединен со вторым выходом счетчика, а шестой выход блока у управления соединен с управляющимвходом сдвига сумматора.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для деленияи-разрядных десятичных чисел; нафиг. 2 - структурная схема блока управления.Устройство содержит десятичныйсумматор 1, регистр 2 частного, регистр 3 делителя, регистр 4 хранения,блок 5 управления, который содержитпервый и второй выходы би 7,щчара -фазный вход 8 знака, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы9-13, генератор 14 импульсов, счетчик 15, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И соответственно 1 б, первый и второй Улементы НЕ 23 и 24,первый, второй и третий элементы25-27 задержки, триггер 28.Десятичный сумматор 1 содержит(и + 1)десятичный разряд где и - разрядность исходных десятичных чисел)и имеет информационные разрядныевходы, цепи сдвига на один десятичный разряд влево с управляющим входом сдвига, управляющие входы сложения и вычитания и парафазный выходзнака.Регистр 2 частного содержит и десятичных разрядов, вход сдвига, первый управляющий вход, поступлениесигнала на который обеспечивает установку единицы в младшем двоичном разряде регистра, и второй управляющийвход, сигнал на котором обеспечиваетпреобразование обратного десятичногокода, находящегося в младшем десятичном разряде регистра частного, в прямой код.Регистр 3 делителя содержит (и + 1)десятичный разряд, предназначенныйдля хранения десятичных цийр восьмикратного делителя и для полученияпутем деления на два других, ему кратных, цепи деления на два, информационные разрядные выходы, соединенныес информационными входами соответствующих десятичных разрядов сумматора1, информационные разрядные входы,первый управляющий вход и управляющийвход записи. В качестве регистра 3делителя может быть использован преобразователь информации из десятичнойсистемы счисления в двоичную.Регистр 4 хранения содержит (и + 1)десятичный разряд, предназначен дляхранения восьмикратного делителя,и .имеет информационные разрядные выходы, соединенные с информационнымиразрядными входами регистра З,делителя,Блок 5 управления имеет первый ивторой выходы б и 7, соединенные соответственно с управляющими входамивычитания и сложения сумматора 1, парафазный вход знака 8, подключенныйк парафазному выходу знака сумматовычитание из делимого кода восьмикрат-ного делителя. Знак результата вычитания поступает на парафазный входзнака блока управления. Сигнал с выхо,-а 11 блока управления поступаетна первый управляющий вход регистра3 делителя, обеспечивая деление егосодержимого на два. Через время, равное времени установки младшего разряда регистра частного 2, после сигЗО налов на выходах 6 и 11 блок управления Формирует сигнал на выходе 10,который обеспечивает сдвиг содержимого регистра 2 частного на один двоичный разряд влево. На этом выполнениепервого такта заканчивается.Второй, третий и четвертый тактыпервого цикла выполняются следующимобразом.Если знак результата предыдущего 40 такта в сумматоре 1 положителен, тоблок 5 управления вырабатывает сигнална своих выходах б и 9. По сигналу бвыполняется вычитание содержимого регистра 3 из содержимого сумматора 1.4 Сигнал 9 поступает на первый управля,ющий вход регистра 2 частного, обеспечивая установку единицы в его младший разряд.Если знак результата предыдущеготакта в сумматоре 1 отрицателен, тоблок 5 управления Формирует сигнална выхОде 7, обеспечивающем прибавление содержимого регистра 3 к содержимому сумматора 1.Знак результата сложения-вычитания -55 поступает иа парафазный вход.8 блока.управления.Одновременно с выполнением операции сложения-вычитания в сумматоре 1Формируются сигналы на выходах 10 и11 блока управления. Сигнал с выхода11 обеспечивает деление содержимогорегистра 3 на два, сигнал с выхода10 управляет сдвигом содержимого регистра 2 частного влево на один двоб ичный разряд. ра 1, третий выход 9, подсоединенныйк первому управляющему входу регистра 2 частного, четвертый выход 10,соединенный,со входом .сдвига регистра 2 частного, пятый выход 11, подключенный к первому управляющему входу регистра 3, шестой выход 12, сое. диненный с управляющим .входом записирегистра. 3 и с управляющим входомсдвига сумматора 1, седьмой выход 13,подсоединенный ко второму управляющему входу регистра частного,Блок управления включает генератор14 импульсов, трехразрядный двоичныйсчетчик 15, имеющий счетный вход,подключенный к выходу генератора 14импульсов, установочный вход, выход"0" и выход "4", первый-седьмой элементы И 1 б, причем первые входыэтих элементов подключены к.выходугенератора 14 импульсов, второй входпервого элемента И соединен с выходом "0" счетчика 15, второй вход второго элемента И соединен со входомотрицательного знака блока 5 управления, вторые входы третьего и,шестого эЛементов И соединены со входомположительного знака блока 5 управления, второй вход пятого элемента Иподключен к выходу "4" счетчика 15,выходы второго, третьего, четвертого,пятого, шестого и седьмого элементовсоединены соответственно с выходамиб, 11, 12, 9 и 13 блока управле.ня, первый и второй элементы НЕ 23и 24, входы которых соединены соответственно с выходами "4" и "О" счет чика 15, выход первого элемента НЕподключен к третьим входам второго итретьего элементов И и ко второмувходу четвертого элемента И, выходвторого элемента НЕ подсоединен ктретьему входу шестого элемента И,первый, второй и третий элементы2 фЩ задержки, причем первый элементзадержки, величина которой равна длительности одного такта деления, подключен между выходом отрицательногознака сумматора 1 и третьим входомпервого элемента. И, а. второй элементзадержки подключен между выходом четвертого элемента И 19 и выходом 10блока 5 управления, триггер 28, выходкоторого подсоединен ко второму вхо- .ду седьмого элемента И, первый вход -к выходу первого элемента И, а второйвход через третий элеМент задержкисоединен с третьим входом седьмогоэлемента И 22, с выходОм "4" и с уста.новочным входом счетчика 15.Устройство (Фиг. 1) обрабатываетдесятичную информацию, представленную в коде 8-4-2-1. Деление в устройстве выполняется за и циклов. Еаждыйцикл состоит из пяти тактов.,На первых четырех тактах цикла определяется соответствующий двоичный разряддвоично-десятичного иэображения текущей десятичной цифры частного. На пятом такте выполняется умножение частичного остатка на 10 за счет его сдвига на четыре двоичных разряда влево. Деление выполняется методом без восстановления остатков.Рассмотрим работу данной схемы на примере деления дробных десятичных чисел.В исходном состоянии в сумматоре 1 (десятичных разрядах 2-(и + 1) находится делимое, в регистрах 3 и 4 помещен восьмикратный код делителя, первый десятичный разряд сумматора и регистр 2 установлены в нуль. Во время первого цикла определяется старший десятичный разряд частного. На первом такте первого циклаблок 5 управления формирует сигналына своих выходах б и 11 Сигнал с выхода б поступает на управляющий входвычитания сумматора 1 и обеспечиваетПятый такт первого цикла выполняется следующим образом.Если на предыдущем такте цикла нсумматоре 1 получают положительныйзнак операции, то блок управлениявырабатывает сигнал на выходе 9,по которому в младшем двоичном разряде регистра 2 устанавливается единица, Одновременно блок управленияформирует сигнал на выходе 12, поступающий на управляющий вход записи регистра 3 делителя и на управляющийвход сдвига сумматора 1 и обеспечивающий передачу в регистр 3 содержимого регистра 4 хранения, а также сдвигна четыре разряда влево содержимого,сумматора 1.На этом выполнение первого циклаокончено. Второй и все последующиециклы выполняются в зависимости отзнака результата операции сложениявычитания четвертого такта предыдущего цикла,Если результат сложения-вычитаниячетвертого такта предыдущего цикла всумматоре 1 положителен, то данныйцикл выполняется аналогично первомуциклу.Если же результат сложения-вычитания четвертого такта предыдущегоцикла окажется отрицательным, то данный цикл выполняется следующим образом.Все сигналы блока 5 управленияна всех пяти тактах вырабатываютсяаналогично первому циклу, Кроме того,на пятом такте данного цикла на выходе 13 блока управления формируется управляющий сигнал, поступающийна второй управляющий вход регистра2 частного, по которому выполняетсядобавление кода 1010 н младший десятичный разряд частного. Десятичныйперенос, возникающий при этом, блокируется.Деление считается законченным позавершении и-ого цикла,Аналогичным образом выполняетсяделение дробных десятичных чисел.Сигналы блока управления, обеспечивающие выполнение операции делейия двоично-десятичных чисел, Формируются следующим образом.В исходном состоянии счетчик 15и триггер 28 устанавливаются в нуль.Поэтому первому такту первого цикласоответствует потенциал на выходе "0"счетчика 15, низкий уровень на выходеэлемента НЕ 24 и высокий - на выходеэлемента НЕ 23. Сигнал с генератора14 импульсов через элементы И 13 и 19поступает на выходы 7 и 11 блока управления. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 19 проходит через элемент 26 задеркки на выход 10 блокауправления,Одновременно сигнал генератора 14импульсов поступает на счетный входсчетчика 15 блока управления и обеспечивает к началу следующего такта устанонку в нем кода 001. На этом выполнение первого такта заканчивается,Управляющие сигналы на втором,третьем и четвертом тактах перногоцикла формируются следующим образом.Если знак результата предыдущеготакта в сумматоре 1 положителен, топо очередному сигналу генератора 14импульсов срабатывают элементы И 18и 21, сигналы с выходов которых поф ступают соответственно на выходы 6и 9 блока управления.вЕсли знак результатапредыдущеготакта н сумматоре 1 отрицателен, топо очередному сигналу генератора 14 15 импульсов открывается элемент И 17блока управления, сигнал с выходакоторого постпает на выход 7 блока управления.,Одновременно сигнал генератора 14 20 импульсов проходит через элемент И19 на выход 11 и через задержку 26на выход 10 блока управления. Крометого, сигнал генератора 14 обеспечивает прибавление единицы к,содержимому счетчика 15.К началу пятого такта содержимоесчетчика 15 становится равным 100.Поэтому на выходе "4" счетчика 15сформируется сигнал, поступающий через элемент НЕ 23 и запрещающий работу на пятом такте данного цикла элементов И 17-19. По сигналу генератора 14 импульсов открывается элементИ 20 и, в случае положительного знакарезультата предыдущего такта в суммаЗ 5 торе 1, пришедшего на парафазный входзнака блока управления, открываетсяэлемент И 21 Сигналы с выходов элементов И 20 И 21 поступают соответственно на выходы 12 и 9 блока 5 уп равления. Кроме тоГо, сигнал с выхода "4" счетчика 15 поступает на установочный вход счетчика, сбрасывая егосодеркимое, по приходу сигнала генератора импульсов 14 в нуль, Однонре менно сигнал с выхода "4" счетчика15,пройдя через элемент 27 задержки,сбрасывает триггер 28 в нульНа этом выполнение первого циклаокончено.Второй и все последующие циклывыполняются в зависимости от знакарезультата операции сложения-вычитания четвертого такта предыдущего цикла, который запоминается в триггере.8 блока управления. На первом такте 55 следующего цикла, которому соответст-вует нулевое состояние счетчика 151 потенциал на выходе "0" счетчика)по сигналу генератора 14 импульсов,открывается первый элемент И 16,обеспечив, в случае отрицательногознака результата сложения-вычитаниячетвертого такта предыдущего цикла,запоминание знака н триггере 28. Вслучае положительного знака триггер28 остается в нуле.Если знак, хранящийся в триггере 28, положителен. то все сигналы блока управления Формируются аналогично первому циклу.Если же в триггере 28 хранится отрицательный знак, то кроме сигналов, вырабатываемых блоком управления на первом цикле, на пятом такте данного цикла по сигналу генератора 14 импульсов откроется элемент И 22, сигнал с выхода которого посту.пает на выход 13 блока управления.Аналогичным образом в данном устройстве может быть выполнено деление целых десятичных чисел. В этом случае .перед началом деления необходимо выравнять порядки делимого и делителя 15 и предварительно определить число значащих цифр частногоЭФФективность изобретения заключается в сокращении затрат оборудования устройства деления за счет умень О шения разрядности десятичного сумматора, регистра делителя и регистра хранения.Формула изобретенияУстройство для деления и-разрядных десятичньп; чисел, содержащее сумматор, регистр частного,.регистр делителя, регистр хранения и блок управления, причем блок управления содержит шины положительного и отрицательного знака парафазного входа,гервый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы, генератор импульсов, счетчик, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы Й, первый элемент НЕ, первый, второй и третий элементы задержки и триггер, причем инФормационный вход 40 сумматора соединен с информационным выходом регистра делителя, информационный вход которого соединен с инФормационным выходом регистра хранения, первый выход блока управления соеди нен с первым управляющим входом сумматора, второй управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, параФазный выход знака сумматора соединен с парафазным входом блока управления, третий выход которого соединен с первым управляющим входом регистра частного, второй управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с первым управляющим входом регистра делителя, второй управляющий вход которого соединен с шестым выходом блока управления, седьмой выход которого соединен с третьим управляю- р щим входом регистра частного, причем выход генератора импульсов соединенсо входом счетчика и первым входомпервого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика, первый вход второго элемента И соединен с первыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и с выходом генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, вход первого элемента НЕ соединен со вторым выходом счетчика,. а выход - со вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента задержки соединен с третьим входом первого элемента И, а вход первого элемента задержки - с шиной отрицательного знака входа блока управления и вторый входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым выходом блока управления, вход второго элемента задержки соединен с. выходом четвертого элемента И и с пятым выходомблока управления, выход третьего элемента задсржки соединен с первым входом триггера, прямой выход которогосоединен со вторым входом седьмогоэлемента И, выход которого соединенс седьмым выходом. блока управления,второй вход триггера соединен с выходом первого элемента. И, вторые входы третьего и шестого элементов И соединены с шиной положительного знакавхода блока управления, а выходы третьего, пятого и шестого элементов Исоединены соответственно с первым,шестым и третьим выходами устройствауправления, выход второго элементазадержки соединен с четвертым выходомблока управления, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в блок управлениядополнительно введен второй элементНЕ, причем в блоке управления выходпервого элемента НЕ соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, второй вход пятого элемента И подключен ко входу третьего элемента задержки, установочному входу,второму выходу счетчика.и входу первого элемента НЕ, вход второго элемента НЕ соединен с первым выходомсчетчика, а выход - с третьим входомшестого элемента И, третий вход седьмого элемента И соедииен со вторымвыходом счетчика, а шестой выход блока управления соединен с управляющимвходом сдвига сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 233296, кл. 6 Об Г 7/38, 19 б 7.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2357476/18-24,кл. С Об Г 7/39, 1978 (прототип).