Комбинационный двоичный сумматор-вы-читатель

Своз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ(51)М. Кл З С 06 Г 7/50 с присоединением заявки Й 9 Гоеуаарствеиицй комитет СССР оо аелам изобретений и открнтий(54) КОБИНАЦИОННЫй,цВОИЧНЫЯ" СУМИАТОР-ВЫЧИТАТЕЛЬ Изобретение относится к вычисли-. рельной технике и предназначено для использования в устройствах обра ботки дискретной информации, в счетно-решающнх приборах и в вычислительных машинах.Известен комбинационный двоичный сумматор, построенный .на элементах. И-НЕ, позволяющий кроме операции суммирования осуществлять полный набор логических операций над двумя операндами 11. Недостатком такого сумматора является невозможность осуществления операции вычитания.Наиболее близким к предлагаемому является комбинационный двоичный сумматор-вычитатель, содержащий два узла неравнозначности с дополнительными выходами и узлы Формирования переноса и заема, построенные на элементах ИЛИ-НЕ, входы первого узла не- равнозначности соединены с входами операндов сумматора-вычитателя, входы второго узла неравнозначности - с выходом первого узла неравнозначности и с входами переноса и заема сумматора-вычитателя, дополнительные выКоды узлов неравнозначности подключены к входам узлов формирования переноса и заема сумматора-вычитателя 21Недостатком такого сумматора-вычитателя является невозможность формирования на выходе логических функций конъюнкции, отрицания конъюнкции, дизъюнкции, отрицания диэъюнкции, равнозначности, отрицания равнозначности, константа "0" и константа ф 1 П.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей суммато- .ра-вычитателя за счет дополнительной возможности Формирования на его выходе указанных логических функций.т 5 Поставленная цель достигается тем,что комбинационный двоичный сумматор-вычитатель содержит два узла не- равнозначности, узел Формирования переноса, узел формирования заема, при чемвходы первого и второго операндов сумматора-вычитателя соединены с первым и вторым входами первого узла неравнозначности, основной выход первого .узла неравнозначности соединен с первым входом второго узла не- равнозначности, второй и третий вхо. ды которого подключены к входу переноса и входу заема сумматора-вычитателя соответственно, основной выход 30 второго узла неравнозначности подключен к выходу результата сумматора-вычитателя, первые дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подключены к первому и второму входам узла формирования заема, выход которого подключен к выходу заема сумматора-вычитателя, вторые ,дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подключены к первому и второму входам узла формирования переноса, выход которого 1 О подключен к выходу переноса сумматора-вычитателя, содержит дополнительно элемент И-НЕ, первый управляющий вход первого узла неравнозначности соединен с первым управляющим входом сумматора-вычитателя, а второй 1 управляющий вход первого узла неравнозначности - с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к второму дополнительному выходу узла неравнозначности и второму управляющему вхо- Я ду сумматора-вычитателя, третий и четвертый управляющие входы которого подключены к управляющим входам узлов формирования заема и формирования переноса соответственно, основной, пер вый дополнительный и второй дополнительный выходы первого узла неравнозначности соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами сумматора-вычитателя, при этом узлы формирования заема и переноса выполнены на одном элементе И-НЕ каждый, а узлы неоднозначности - на четырех элементах И-НЕ каждый, причем в каждом из узлов неравнозначности первый и второй входы первого элемента И-НЕ соединены с первым и вторым входами узла неравнозначности соответственно, выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, 40 выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с основным выходом узла неравнозначности, первый и второй 45 входы которого соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И-НЕ соответственно, первый и второй управляющие входы первого узла неравнозначности подключены к третьим входам первого и четвертого элементов И-НЕ этого узла соответственно, первый и второй дополнительные выходы первого узла неравнозначности соединены с выходами соответственно третьего и. первого элементов И-НЕ этого узла, третьи входы первого и . второго элементов И-НЕ второго узла неравнозначности соединены с третьим входом этого узла, первый и второй дополнительные выходы которого сое- Щ динены .с выходами соответственно второго и первого элементов И-НЕ этого узла.На чертеже приведена функциональная схема сумматора-вычитателя. Сумматор-в 1 читатель содержит вход 1 первого операнда (слагаемого при сложении, уменьшаемого при вычитании, первого слова при выполнении логической операции), вход 2 второго операнда (для приема второго слагаемого при сложении, вычитаемого при вычитании, второго слова при выполнении логичес,кой операции), вход 3 переноса из младшего разряда при сложении, вход 4 заема из младшего разряда при вычитании, управляющие входы 5-8 для переключения вида операции, выполняемой сумматором-вычитателем, выход 9 результата.для выдачи результата выполненной операции, выход 10 заема для выдачи заема в старший разряд при вычитании, выход 11 переноса для выдачи переноса в старший разряд при сложении, дополнительные выходы 12- 14 для выдачи данных, необходимых при формировании ускоренных переноса (выходы 12 и 14) и заема (выходы12 и 13). Сумматор-вычитатель содержит узел 15 неравнозначности для получения частичной суммы при сложении (вычитании) входных чисел, узел 1 б неравнозначности для получения суммы (разности) при сложении (вычитании), эти же узлы используются для выполнения логических операций, узел формирования заема на элементе И-НЕ 17 для формирования заема в старший разряд при вычитании, узел формирования переноса на элементе И-НЕ 18 для формирования переноса в старший разряд при сложении, элемент И-НЕ 19 для переключения выполняемой в устройстве операции. Узел 15 состоит из четырех элементов И-НЕ 20-,23, узел 16 состоит из четырех элементов И-НЕ 24-27.При выполнении операции на входы 1 и 2 подаются соответствующие разряды чисел (слов), над которыми производится арифметическая или логическая операция, на входы 3 и 4 подаются перенос и заем из младшего разряда сумматора-вычитателя при сложении и вычитании.Описание сумматора-вычитателя в действии приведено в виде формул, эквивалентных выполняемым функциям элементов сумматора-вычитателяЭлементы И-НЕ, которые входят в сумматор, описываются следующей формулой1у=1-х ххЗ, (1)2где у - значение сигнала на выходеэлементах - равно "0 ф или "1", при этом10". обозначает низкий уро вень напряжения, "1" - высокий уровень напряжения.Для двухвходовых элементов следует положить х=1, В формуле выполняются обычные арйфметические операции: вычитание и умножение, если входные величины самиявляются функциями других входных величин, то после под824205 д 5 Данная схема может быть измененапутем объединения некоторых элементов (например, элементов И-НЕ 21 и 22 или других) с сохранением выходных Функций, В зависимости от условий применения отдельные выходы могут не использоваться. Таблица 1Зависимость сигналов на выходах 12, 13, 14 отзначений сигналов на входах 5 и 6.(х -х 1-х х1-х ху х лица ость сигналов на выходах 9 и 10 от значениа входах 5 и б Зави сигнало-х х8. 4 ставки их значений формула принимает вид многочлена, в котором добавляется операция сложения.Обозначим значение величин на входе сумматора-вычитателя через х с индексом, равным номеру входа. Зйачение величины на выходе сумматора-вычитателя обозначим через У с индексом, равным номеру выхода. Обозначим значение величины на выходе элемента через У с индексом,равным номеру элемента. Тогда функционирование сумматора и 10 его элементов описывается Формулами 2-18у =1-х 4 х х, (2)(18) Подставив соответствующие значения в формулы для у у у+ У у и у 4, получают следующие выражения для выходных величин сумматора у =(у х х 4) ю (19)(1-х ) (1-х 6)3 (22)у .=1-х 1-х х ), (23)у 14 1 х 4 х х (24) Величины у, и у являются заемоми переносом в старший разряд, величины у у используются для формирования ускоренных заема и переноса(в этом случае величины у и у неиспользуются), величина у 9 являетсявыходной. Значение величин на выходахв зависимости от значений на управляющих входах 5 и 6 приведены втабл. 1-3.,Вид выполняемой сумматором Функции в зависимости от значений управляющих сигналов на входахсумматора приведен в табл. 4,вг 4205 Таблица 3Зависимость сигнала на выходе 11 от значений сигналов на входах 5 и 6 Выхо У.и) а з хх х -х )2)1 йх х х х,) Т а а имость выполняемой сумматором опер сигналов на управляющих входах Э знач(1-х ) (1-х )) 2 ОО О а О 0 ух х,х+х -хНольх +к -х2.НольЕдиницаСдвиг чи 1 0 1 ь Ноль О 1 Единица во на 1 разряд(х, - х 2хх1-х,) х 2 О сложенииперенос переноса пр итании), П +П(х, -Дачениепри вычк) =х хожении,кх) 1- (1- заем ечан Н зае юУи при х, х 2)( вычита П-Пи. образом, в дателе кроме опвычитания осдополнительнычто расширяжности сумм Такимре-вычитрованияполученифункций,ные воэм ном сумматораций сумин уществляетсях логическис функциональ" ра-вычитател етато мула изобретени Комбинационный двоичный суммавычитатель, содержавший два узла равнозначности, узел формирования переноса, узел формирования заема, ,причем входы первого и второго операндов сумматора-вычитателя соединены с первым и вторым входами перво го узла неравноэначности, основной 60 выход первого узла неравноэначностисоединен с первым входом второго узла неравнозначности, второй и третий входы которого подключены к входу переноса и входу заема сумматор-вычитателя соответственно, основной выод второго узла неравнозначностиподключен к выходу результата сумматора-вычитателя, первые дополнительные выходы первого и второго узловнеравнозначности подключены к первому и второму входам узла формированиязаема, выход которого подключен к выходу заема сумматора-вычитателя, вторые дополнительные выходы первого ивторого узлов неравнозначности подклю,чены к первому и второму входам узлаформирования переноса, выход которого подключен к выходу переноса сумматора-вычитателя, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей за счетвыполнения дополнительных логических функций, конъюнкции, отрицания /конъюнкции, дизъюнкции, отрицаниядизъюнкции, равнозначности, отрицания равнозначности, константа "0" иконстанта "1", сумматор-вычитатель 20содержит дополнительно элемент И-НЕпервый управляющий вход первого узланеравнозначности соединен с первымуправляющим входом сумматора-вычитателя, а второй управляющий вход первого узла неравнозначности - с выходом элемента И-ВЕ, входы которогоподключены к второму дополнительномувыходу узла неравнозначности и второму управляющему входу сумматоравычитателя, третий и четвертый управляющие входы которого подключены куправляющим входам узлов формированиязаема и формирования переноса соответственно, основной, первый дополнительный и второй дополнительный выходы первого узла неравнозначностисоединены соответственно с первым,вторым и третьим дополнительными выходами сумматора-вычитателя, при этом узлы формирования заема и переносавыполнены на одном элементе И-НЕ каждый, а узлы неоднозначности - на четырех элементах И-НЕ каждый, причемв каждом из узлов неравнозначностипервый и второй входы первого элемента И-НЕ соединены с первым и вторым входами узла неравнозначности соответственно, выход первого элемейта И-НЕ соединен с первыми входамивторого и третьего элементов И-НЕ,выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам,четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен,с основным выходом узла неравнозначности, первый и второй входы которого соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И-НЕ соответственно, первый ивторой управляющие входы первогоузла неравнозначности подключены ктретьим входам первого и четвертогоэлементов И-НЕ этого узла соответ-ственно, первый и второй дополнительные выходы первого узла неравнозначности соединены с выходами соответственно третьего и первого элементов И-НЕ этого узла, третьи входы первого и второго элементов И-НЕвторого узла неравнозначности.соединены с третьим входом этого узла,первый и второй дополнительные выходы которого. соединены с выходами соответственно второго и первого элементов И-НЕ этого узла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании Р 117266,кл, 0 Об Р 7/38, 1969.2. Авторское свидетельство СССРР 174438, кл. 6 06 Г 7/50, 1964прототип),