Устройство для контроля последовательного сумматора вычитателя

(72) Авторь изобрете кабар треляев и А(71) Заявятел 54) УСТРОйство ДЛЯ КОНТРОЛЯПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СУММАТОРАВЫ ЧИТАТЕЛЯ Изобретение относится к устройствам контроля схем дискретной обработки информации, в частности к схемам контроля сумматоров-вычитателей цифровых вычислительных машин.Известны схемы контроля сумматоров, применяемые в цифровых ЭВМ микропроцессорных комплексах и спецвычислителях, позволяющие повысить достоверность переработки двоичной информации, содеро жащие двоичные счетчики, схемы сравнения, элементы И и ИЛИ П 3 и Р.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля сумматора-вычитателя последовательного действия, содержашее два двоичных счетчика вход одного из которых подключен к входам сумматоравычитателя, по которым поступают опе:- ранды, и. к выходу сумматора-вычитателя,2 формирующему сигндч займа в режиме вычитания, а вход второго счетчика - к входу сумматора-вычитателя, по которому 2поступает вычитаемое, и выходам сумматора-вычитателя, формирующим сумму(разность) и перенос в режиме сложения,а также схему сравнения показаний счетчиков после завершения операции, логические элементы И и ИЛИ для управлениявводом информации в счетчики, два элемента задержки операндов и переноса(займа) 13 .Недостатком указанного устройстваявляется сложность, обусловленная налтчием многоразрядных двоичных счетчикови многоходовой схемы сравнения.Целью изобретения является упрсюцениеустройства,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля последовательного сумматора-вычитателя, содержащее первый, второй, третий, чет.вертый, пятый, шестой седьмой и восьмой элементы И, одноразрядный сумматор, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, причем вход3 9688управления сложением соединен с первьКВвходами первого, второго и третьего элементов И, вход управления вычитаниемсоединен с первыми входами четвертогопятого и шестого элементов И, входыпервого и второго операндов устройствасоединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И,вход синхронизации устройства соединенс вторыми входами седьмого и восьмого 1 фэлементов И, выход седьмого элементаИ соединен с входом первого операндаодноразрядного сумматора, выход вось- .мого элемента И соединен с входом второго операнда одноразрядного сумматора 15с вторыми входами первого и пятого элементов И, выход суммы, переноса и заемаодноразрядного сумматора соединен со-ответственно с выходом результата устройства, с вторыми входами третьего и шестого элементов И, выходы которых соеди 1нены с первым и вторым входаьщ первогоэлемента ИЛИ, выход первого элементаИЛИ через элемент задержки соединен свторыми входами второго и четвертого,25элементов И. и с входом переноса одноразрядного сумматора, введены первый ивторой сумматоры по модулю два и триггер со счетным входом, причем выходыпервого, четвертого и седьмого элементов ЗИ соединены соответственно с первым,вторым и третьим входами первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго элементаИЛИ, выходы второго и пятого элементовИ и выход суммы одноразрядного сумма 35тора соединены соответственно с первым,вторым и третьим входами второго сумматора по модулю два, выход которогочерез второй элемент задержки соединен40с вторым входом второго элемента ИЛИ, .выход второго элемента ИЛИ соединенсо счетным входом триггера, единичныйвыход которого является контрольным выходом устройства, установочный вход устройства соединен с нулевым входом триггера,На чертеже приведена функциональнаясхема устройства для.контроля последовательного сумматора-вычитателя,Устройство содержит элементы И 1 и 5 О2, сумматор 3 по модулю два, элементыИ 4 и 5, сумматор 6 по модулю два,элемент 7 задержки, элемент ИЛИ 8,триггер 9, элементы И 10 и 11, которыеподключены к входам и выходам контролй-;55руемого сумматора-вычитателя, в составкоторого входят собственно одноразрядныйсумматор 12 и цепи обратной связи для 18 4сигналов переноса (займа), содержюцие элементы И 13 и 14, элемент ИЛИ 15 и элемент 16 задержки. Входы 17 и 18 являются входами устройства и по ним в устройство поступают соответственно признаки операций сложения и вычитания.Повходу 19 в устройство поступает код первого слагаемого (уменьшаемого) А, по входу 20 - синхронизирукацие импульсы (СИ), по входу 21 код второго слагаемого (вычитаемого) В, Вход 22 элемента И 10 и вход 23 элемента И 11 соединены с входом 20 устройства. С выхода 24 элемента И 10 снимается код первого слагаемого (уменьшаемого), а с выхода 25 элемента И 11 - код второго слагаемого (вычитаемого).Входы 26 и 27 эпемента И 1 соединены соответственнос входом 17 устройства и выходом 25 элемента И 11, Вход 28 элемента И 2 соединен с входом 18 устройства. Выход.29 элемента И 1 и вход 30 элемента И 2 соединены соответственно с входами 31 и 32 сумматор 3 по модулю два, а вход 33 последнего соединен с входом 34 сумматора-вычитателя 12 и выходом 24 элемента И 10. Входы 35 и 36 сумматора-вычитателя 12 соединены соответственно с выходом 25 элемента И 11 и. с входом 37 элемента И 2. Выход 38 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 соединен с входом 39 элемента ИЛИ 8. Входы 40 и 41 элемента И 4 соответственно соединены с выходом 25 элемента И 11 и входом устройства 18, Входы 42 и 43 элемента И 5 соединены соответственно с входом 17 устройства и с входом 36 одноразрядного сумматора 12. Выходы 44 и 45 элементов И 4 и 5 соответственно соединены с входами .46 и 47 сумматора 6, вход 48 которого соединен с выходом 49 одноразрядного сумматора. Входы 50 и 51 элемента И 13 соединены с входом 17 устройства и выходом 52 сумматора-вычитателя 12 соответственно. Входы 53 и 54 элемента И 14 соединены с входом 18 устройства и.выходом 55 сумматора-вычитателя 12соответственно. Выходы 56 и 57 элементов И 13 и 14 соответственно соединены с входами 58 и 59 элемента И 15, выход 60 которого соединен с входом 61 элемента 16 задержки, который своим выходом 62 соединен с входом 36 сумматора-вычитателя 12 и с входом 43 элемента И 5. Выход 63 сумматора 6 соединен с входом 64 элемента 7 задержки, выход 65 которого соединен с входом 66 элемента ИЛИ 8, выход 67818 ЬИ 1 подается на вход 3 1 сумматора 3,На выходе 38 сумматора 3 формируетсясумма по модулю два очередных разрядовслагаемых, которая поступает на вход 39элемента ИЛИ 8 и с его выхода 67 навход 68 триггера 9.Перед началом операции триггер 9устанавливается в нулевое состояние повходу 69 сигналом фНачальиая установками.Если сигнал суммы по модулю два очередных разрядов слагаемых равен логическойединице,то триггер 9 устанавливается вединичное состояние, Разряды суммы свыхода 49 сумматора-вычитателя поступаютна вход 48 сумматора 6, Единицы переноса с выхода 52 одноразрядного сумматора12 подаются на вход 51 элемента И 13,нв второй вход 50 которого. поступаетпризнак сложения, и с выхода 56 этогоэлемента поступают на вход 58 элементаИЛИ 15, а с его выхода 60 - на вход61 элемента 16 задержки. С выхода 62этого элемента единицы переноса подаются нв вход 43 элемента И 5, на второйвход 42 которого поступает признак сложения. С выхода 45 элемента И 15 сигналы единиц переноса поступают нв вход47 сумматора 6, в результате чего нввыходе 63 этого элемента формируетсясумма по модулюдва очередного разрядасуммы и единицы переноса. Эта сумма свыхода 63 сумматора 6 подается нв вход64 элемента 7 задержки, с его выхода65 подается нв вход 66 элемента ИЛИ8, в с выхода 67 последнего поступаетна счетный ввд 68 триггера 9, Еслисигнал на выходе 67 элемента 8 равен1 логической единице, то триггер 9 пере-"водится в противоположное состояние,Таким образом, если сумма по модулю:два кодов слагаемых равна сумме помодулю два кода суммы и единиц переноса,то триггер 9 к концу операции находитсяв нулевом состоянии. В противном случаетриггер 9 окажется в единичном состоянии и на единичном выходе 70 тржтерасформируется сигнал ошибки,5 968 которого соединен с входом 68 триггера 9, на вход 69 которого подается сигнал установки в ноль. Сигнал ошибки снимаеься с выхода 70 триггера 9.Общий принцип работы устройства кон троля последовательного сумматора-вы читателя основан на том, что по завершении операции сложения суммарное количество единиц суммы и возникающих при сложении единиц переноса, а также суь- й марисе количество единиц в кодах слагаемых допжно быть одинаковым, Переходя к наименьшим вычетам по модулю два, зто свойство можно описать математической зависимостью М А 8 С Ргде.1 д, г,г и Гр - соответственно 1суммы по модулю два единиц кодов слага-. емых А и В, суммы С и единиц переноса 2 ф Р;- символ операции сложения о модулю два.При выполнении операции вычитания одинаковыми должны быть суммарное количество единиц кода уменьшвемого и еди-фф ниц займа с одной стороны, и суммарное количество единиц кодов вычитаемого и разности с другой стороны. Это свойство описывается следующей математической зависимостью; Эф где А,Т 8, Г и Г. - сумма по модулю два соответственно единиц кода уменьшаемого, вычитаемого, разности и займа.Устройство контроля сумматора-вычитателя работает следуюшим образом.При выполнении операции сложения слагаемые А и В по входам 19 и 21 элементов И 10 и 11 соответственно, синхронизируемые синхронизируюшими импульсами, подаваемыми на входы 22 и 23 элементов И 10 и 11, с выходов 24 ь 25 со 43 ответственно этих элементов подаются на входы 34 и 35 одноразрядного сумматора. Одновременно слагаемое А с выхода 24 элемента И 10 поступает на вход 33 сумматора 3. Слагаемое В с выхода 25 элемента И 11 поступает на вход 27 элемента И 1, на второй вход 26 которого подается признак сложения, поступающий в схему устройства контроля по входу 17. В режиме сложения признак вычитания "Вч".(вход 18 устройства контроля) равен логическому нулю, и поэтому на выходе 30 элемента И 2 всегда будет логический ноль. Слагаемое В с выхода 29 элемента Таким образом, сумматор 3 совместно с триггером 9 реализует левую часть соотношения (1), сумматор 6 совместно с триггером 9 - правую часть соотношения (1), а триггер 9, кроме того, осуществляет сравнение левой и правой частей соотношения (1). При выполнении соотноше- . ния (1) триггер 9 всегда после окончания всей операции должен находиться в нулевом состоянии, что свидетельствует об отсутствии ошибок при сложении.так как имеет один триггер и два сумматора по модулю два на три входакаждый. Например, при и=16, выигрышв объеме оборудования будет не менеечем в 8 раз. Формула изобретения Устройство для контроля последовательного сумматора-вычитателя, содержащее первый, второй, третий, четвертый,пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, одноразрядный сумматор, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, причем входуправления сложением соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вход управления вычитанием соединен с первыми входами четвертого,пятого и шестого элементов И, входыпервого и второго операндов устройствасоединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И,вход синхронизации устройства соединенс вторыми входами седьмого и восьмогоэлементов И, выход седьмого элементаИ соединен с входом первого операндаодноразрядного сумматора, выход восьмого элемента И соединен с входом второго операнда одноразрядного сумматора,с вторыми входами первого и пятого элементов И, выход суммы, переноса и заема одноразрядного сумматора соединенысоответственно с выходом результатаустройства, с вторыми входами третьегои шестого элементов И, выходы которых соединены с первым и,вторым входами первого элемента ИЛИ, выход первого1элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И и с входом переноса одноразрядного сумматора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введеныпервый и второй сумматоры по модулю два и триггер со счетным входом, причемвыходы первого, четвертого и седьмогоэлементов И соединены соответственно спервым, вторым и третьим входами первого сумматора по модулю два, выходкоторого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выходы второго и пятого элементов И и выход суммы одноразрядного сумматора соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго сумматора по модулю два,выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго эле 7 968818Работа устройства контроля последовательного сумматора-вычитателя привыполнении операции вычитания аналогична работе при выполнении операции сложения, отличаясь следующими особенностями.Уменьшаемое А по цепи вход 19 элемента И 10 - выход 24 этого элемента .поступает на вход 34 сумматора-вычитателя и на вход ЗЗ сумматора 3. Сигнал 10займа Е, формируемый на выходе 55 сумматора-вычитателя, поступает на вход54 элемента И 14. На второй вхд 53этого элемента подается признай вычитания, поступающий в устройство по входу 1318. С выхода 57 элемента И 14 сигналы займа подаются на вход 59 элементаИЛИ 15, с выхода 60 этого элеманта -на вход 61 элемента 16 задержки, а свыхода 62 элемента задержки на вход ЗО37 элемента И 2 поступает признак вычитания. С выхода 30 элемента, И 2 сигналы займа подаются на вход 32 сумматора 3, в результате чего на выходе38 этого элемента формируется сумма 25 по модулю два очередных разрядов уменьшаемого и займа, Эта сумма поступаетна вход 68 триггера 9 по цепи вход 39 и выход 67 элемента ИЛИ 8 - выход триг.-.гера:9. Вычитаемое В по цепи вход 21 щ ивыход 25 элемента И 11 - вход 44элемента И 4 поступает на вход 46 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. На вход 48 этого же элемента с выхода 49 сумматора-вычитателя поступает разность С.Так как в режиме вычитания признак сложения равен логическому нулю, то всегда на выходе 45 элемента И 5 будет логический ноль, и поэтому на выходе 63 сумматора 6 формируется сумма по моду лю два разрядов кода разности и вычитаемого, которая по цепи, вход 64 и выход 65 элемента задержки 7 - вход 66 и выход 67 элемента ИЛИ 8 поступает на счетный вход 68 триггера 9. Таким образом, сумматор 3 совместно с триггером 9 реализует левую часть соотношения (2) а сумматор 6 совместно с триггером 9 - правую часть соотношения (2), а триггер 9 выполняет также сравнение левой и правой частей соотношения (2). Единичное состояние триггера 9 свидетельствует об ошибке.Предлагаемое устройство для контроля последовательного сумматора-вычитателяИ значительно проще известного, содержащего два разрядных счетчика, т.е. 2 К триггеров и одну К-разрядную схему сравнения (на 2 К входов) кодов счетчиков,968818 мента ИЛИ соединен со счетным входом триггера единичный выход которого являеъ. ся контрольным выходом устройства, установочный вход устройства соединен с нулевым входом триггера. 3Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Авторское свидетельство СССР% 739535, кл. 306 Р 11/00 ф 1980. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2949649/18-24, 1980968818 ИИПИ Заказ 8176/77аж 731 . Подписное ипиап ППП "Патент", Ужгород,уп.Проектная, 1