Устройство для определения разности двух чисел

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ1 ЕСПУБЛИН 51) С 06 Р 7/50 ОПИСА Н АВТОРСИО ЗОБРЕТЕНИ Св ЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетель РВ 450166, кл, О 06 Р 7/50,2. Авторское свидетельстВ 686029, кл. С 06 Г 7/50,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯРАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов,элементы И с первого по третий ипервый элемент ИЛИ, причем выходгенератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выходпервого элемента И соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход п-горазряда, где ь - разрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия и расширения области примененияпутем осуществления выдачи результата в параллельном коде, оно дополнительно содержит первую и вторуюгруппы пои элементов И, элементы Ис четвертого по девятью, элементы ИЛИ с второго по шестой, схемусравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствую" ство ССС1972.во СССР1977. еОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ЯОИ 361 щих элементов И первои группы, выходы которых соединены с разрядами первого информационного выхода устройства, выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы и -х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и через элемент НЕ - с вторым входом второго с 3е элемента И, с первым входом третьего элемента И, с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (-1)-го разряда .второго счетчика, второй вход первого элемента ИЛИ соединен ф с вторыми входами элементов И второй группы; с третьими входами чет. вертого и седьмого элементов И, Ж с вторым входом пятого элемента И,с первым входом девятого элемен та И и с выходом (и)-го разря первого счетчика, выход первого ента ИЛИ подключен к счетному вхоу второго триггера, единичный выход оторого соединен с первыми входами етвертого и пятого элементов ИЛИ, ыход второго элемента И соединен с вторым входом второгЫэлемента ИЛИ второй вход третьего элемента И сое113 б 149 динен с третьим входом шестого эле"мента И и подключен к выходу И-горазряда первого счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторымвходом третьего элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к второму входувосьмого элемента И, выход которогосоединен с выходом признака положительной разности устройства, выходвторого элемента ИЛИ подключенк второму входу девятого элемента И,выход которого соединен с выходомпризнака отрицательной разностиустройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к выходу признакаравенства чисел устройства, третийвход пятого элемента И соединен Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки цифровой информации, в устройствах контроля и измерительных устройствах.Известно устройство для определения разности двух чисел, содержащее генератор импульсов, первый и второйсчетчики, элементы И, ИЛИ и триггеры 11 1, 10Однако устройство обладает невысо,- ким быстродействием, так как в нем используется метод полного заполнения счетчиков тактовой частотой безиспользования алгоритма ускоренного 15 заполнения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения разности двух чисел, содержащее первый и вто" 20 рой счетчики, первый и второй триг-геры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом 25 .первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого и второго счетчиков, нулевые З 0 входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом уст с первым входом второго элемента И,а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход седьмого элемента Исоединен с вторым входом четвертогоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами ь -х элементов И первой и второй групп, четвер.тые входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с третьими входами восьмого и девятого элементов И,с вторым входом шестого элемента ИЛИи с третьими входами элементов И с пер-.вого поП)-й первой и второй групп,выход шестого элемента ИЛИ подключен ксчетному входу первого триггера. ройства, выход и -го разряда,где п - разность вычитаемых чисел,второго счетчикасоединен с первымвходом второго элемента И, содержиттакже третий триггер и дополнительный счетчик 1 21.Недостатками известного устройства являются невысокое быстродействиеобъясняемое необходимостью заполнения всех разрядов счетчиков привыполнении вычитания, а также узкаяобласть применения из-за того, чтоустройство не обеспечивает выдачирезультата в параллельном коде.Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства для определения разности двух чисел и расширение области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде.Поставленная цель достигается тем,что устройство для определения разности двух чисел, содержащее первыйи второй счетчики, первый и второйтриггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем. выход генератора импульсов соединен с первымвходом первого элемента И, второйвход которого подключен к нулевомувыходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным10 15 30 35 40 45 50 55 входом первого и второго счетчиков,1 нулевые входы первого и второготриггеров соединены с установочнымвходом устройства, выход п-го разряда, где п - разрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, дополнительно содержит первуюи вторую группы по ь элементов И,элементы И с четвертого по девятый,элементы ИЛИ с второго по шестой,схему сравнения и элемент НЕ, причемвыходы разрядов первого счетчикасоединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы,выходы которых соединены с разрядами первого информационного выходаустройства, выходы разрядов второгосчетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединеныс разрядами второго информационноговыхода устройства, выходы,н-х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входамисхемы. сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второгои третьего элементов ИЛИ и через элемент НЕ - с вторым входом второгоэлемента И, с первым входом третьегоэлемента И, с первыми входами пятогошестого и седьмого элементов И,вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого,элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмогоэлемента И и с выходом (-1)-горазряда второго счетчика, второйвход первого элемента ИЛИ соединенс вторыми входами элементов И второйгруппы, с третьими входами четвертого и седьмого элементов И, с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И ис выходом (о)-го разряда первогосчетчика, выход первого элемента ИЛИподключен к счетному входу второготриггера, единичный выход которогосоединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, выход,второго элемента И соединен с вторымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход третьего элемента И соединенс третьим входом шестого элемента Ии подключен к выходу ь-го разрядапервого счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторым входомтретьего элемента ИЛИ, выход кото. рого подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом признака положительной разности устройства, выход 1 второго элемента ИЛИ подкщочен к второму входу девятого элемента И, выход которого соединен с выходом признака отрицательной разности устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к выходу признака равенства чисел устройства, третий вход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход кото.рого подключен к выходу шестого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами-х элементов И первой и второй групп, четвертые входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемен та ИЛИ соединен с,третьими входами восьмого и девятого элементов И, с вторым входом шестого элемента ИЛИ и с третьими входами элементов И с первого по (и)-й первой и второй групп, выход шестого элемента ИЛИ подключен к счетному входу первого триггера.На чертеже представлена структурная схема устройства для определения разности двух чисел.Устройство содержит счетчики 1 и 2, генератор 3 импульсов, элемент И 4, элемент ИЛИ 5, триггеры 6 и 7, группы элементов И 8 и 9, элементы И 10 - 17, элементы ИЛИ 18 - 22, схему 23 сравнения, элемент НЕ 24 установочный вход 25, первый и второй информационные выходы 26 и 27, выход 28 признака равенства чисел, выход 29 признака отрицательной разности и выход 30 признака положительной разности. Первый разряд счетчиков 1 и 2 считается младшим, а ь-й - старшим.Устройство работает следующим образом.В первый счетчик 1 записывается число А (уменьшаемое) а во второй счетчик 2 число В (вычитаемое) . На установочный вход 25 устройства подается импульс, устанавливающий пер 5 1136вый 6 и второй 7 триггеры в нулевоесостояние. Сигнал с нулевого выходатриггера 6 поступает на вход элемен.та 4 и разрешает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы 5счетчиков 1 и 2. Исходное состояниепервого триггера 6 препятствует прохождению импульсов с генератора 3через элемент И 4. Импульсы генератора 3 заполняют первый 1 и второй 2счетчики, начиная с младших (первых)разрядов до (И) -х разрядов включительно (н-й старший разряд не заполняется) . Переполнение счетчиков снимается с выходов переноса (и)-хразрядов первого 1 и второго 2 счетчиков.Рассмотрим работу устройства привозможных соотношениях между числами А и В. 2 ОА-аВ-Ъ при а=1, Ъ =О, где а -значение старшего разряда числа А;Ъ - значение старшего разрядачисла В.25После записи в первый счетчик 1числа А и во второй счетчик 2 числа В с выхода н-го разряда первого счетчика 1 единичный сигнал поступает на вход элемента И 11 и на входы элемента И 13 и схемы 23 сравнения30 а с выхода ь -го разряда второго счетчика 2 нулевой сигнал поступает на вход элемента И 12, на вход элемента И 14 и на второй вход схемы 23 сравнения. Так как а ФЬ, то на выходе З 5 схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, который поступает на элемент НЕ 24, с выхода которого единичный сигнал поступает на входы элементов 8 и 9 первой и второй групп элементов И и на входы элементов И 10 - 14. После начала операции вычитания импульс переполнения с выхода переноса (ь)-го разряда счет.чика 1 появляется раньше, чем с вы 45 хода переноса (-1)-го разряда счетчика 2, Этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого импульс. поступает на счетный вход триггера 7 и устанавливает его50 в единичное состояние, но на выходе триггера 7 импульс отсутствует. Через соответствующее количество тактов появляется импульс переполнения с выхода переноса Ь)-го разряда 55 счетчика 2. Этот импульс поступает на входы второй группы элементов И 8 и вход элемента ИЛИ 5, с выхода кото 149рого он поступает на счетный входтриггера 7 и устанавливает его в нулевое состояние, при этом на выходепереноса триггера 7 формируется импульс, который поступает на входыэлементов ИЛИ 19 и 20. С выхода элемента ИЛИ 19 импульс поступает навход элемента 8 первой группы элементов И 8, разрешая выдачу результата операции вычитания с выходаР-го разряда первого счетчика 1на выход 26 устройства.С выхода элемента ИЛИ 20 импульспоступает на вход элемента 17 И иразрешает вьдачу на выход 30 устройства признака положительной разности. В то же время этот импульспоступает на входы элементов 88группы элементов. И 8, разрешаявыдачу значения результата операциивычитания с 1-го по (и)-й разрядысчетчика 1 на выходе 26 - 26 пустройства, и на вход второго элемента ИЛИ 18, с выхода которогопоступает на вход триггера 6, устанавливая его в единичное состояние,тем самым запрещая прохождение импульсов от генератора через первыйэлемент И 4 на счетные входы счетТаким образом, на первом счетчике 1 формируется результат операциивычитания, который вьдается на выходы 26 устройства, а признак положительной разности формируется навыходе 30 еА-а ( В-Ь при а=1, 5 =0.В этом случае на выходе схемы 23 . сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 13 - единичный сигнал, Импульс переполнения с выхода переноса (а)-го разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (а)-го разряда счетчика 1. Этот импульс проходит через элемент И 11, элемент ИЛИ 20, элемент И 17 на выход 30 устройства, т.е. Формируется признак положительной разности. Этот же импульс проходит через элемент ИЛИ 18 на счетный вход триггера 6 и устанав. ливает его в единичное состояние, запрещая прохождение импульсов с генератора 3 через элемент И 4 на счетные входы счетчиков. Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы элементов 8 - 8, группы элементов И 8,разрешая выдачу результата операции вычитания на выходы 26 устройства.А-а т В-Ь при а=О, Ь =1.В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 14 единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 2 1 поступает на вход элемента И 16.Импульс переполнения с выхода переноса (-1)-го разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода пеоеноса Ь)-го разряда счетчика 1. Этот импульс проходит через элемен ты И 12 и ИЛИ 20, ИЛИ 18 на вход триггера б, который устанавливается в единичное состояние и запрещает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы счетчиков. 20 Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы элементов 9 - 9группы элементов И 9, разрешая выдачу результата операции вычитания на выходы 27., - 27, уст ройства, а также через элемент И 16 на выход 29 устройства.А- а ( В-Ь при а=О, Ь=1.В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал,ЗОа на выходе элемента И 14 единичный сигнал. Импульс переполнения с выхода переноса,(ь -1)-го разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (п)-.го разряда счетчика 1.35 После появленияимпульса на выходе триггера 7 на выходе 29 устройства формируется признак отрицательной разности, а результат операции. вычитания снимается с выходов 27 устО ройства.А-а=В-Ь при а=1, Ъ=О.В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 13 единичный 45 сигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса счетчиков появляются одновременно. Эти импульсы поступают на первый и второй входы элемента И 10. Импульс выхода элемен та И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента 8 группы элементов И 8, разрешая выдачу результата операции вычитания с выхода старшего разряда счетчика 1 55 на выход 26 п устройства.В то же время импульс переполнения с выхода переноса (ь)-го разряда счетчика 2 поступает через элемент И 11 на вход элемента ИЛИ 20.После появления импульса на выходеэлемента ИЛИ 20 на выходе 30 устройства формируется признак положительной разности, а результат операциивычитания снимается с выходов 26 уст.ройства.А- а = В-Ъ при а =О, Ь =1 .В этом случае на выходе схемы 23.сравнения формируется нулевой сигнал,а на выходе элемента И 14 единичныйсигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса (л)-го разрядовсчетчиков 1 и 2 появляются одновременно. Эти импульсы поступают напервый и второй входы элемента И 10.Импульс с выхода элемента И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступаетна вход элемента 9 группы элеменитов И 9, разрешая выдачу результатаоперации с выхода старшего разрядасчетчика 2 на выход 27 устройства.В то же время импульс переполненияс выхода переноса (-1)-го разрядасчетчика 1 поступает через элемент И 12 на вход элемента ИЛИ 20.После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 20 на выходе 29устройства формируется признак отрицательной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 27 - 27 д устройства,А- о 7 В-Ь при а=Ь.В этом случае на выходе схемы 23сравнения формируется единичный сиг-.нал, который поступает на вход элемента И 15 и через элементы ИЛИ 21и 22 на входы элементов И 16 и 17.Импульс переполнения с выхода переноса (и)-го разряда счетчика 1 появляется раньше, чем с выхода переноса (-1)-го разряда счетчика 2, Этиимпульсы переполнения поочередно проходят через элемент ИЛИ 1 на счетный вход триггера 7. После появления импульса на выходе триггера 7 операция вычитания прекращается. На выходе 30 устройства формируется признак положительной разности, а результат снимается с выходов 261 - 26устройства,А-а( В-Ъ при а=Ь.Устройство работает также, как и в предыдущем случае, только признак отрицательной разности формируется на выходе 29 устройства, а резуль Ц 36тат снимается с выходов 271 - 27устройства,А=В,В;этом случае на выходе схемы 23сравнения формируется единичный сигнал. После одновременного появленияимпульсов переполнения с выходов переноса (п)-х разрядов счетчиковна выходе элемента И 15 формируетсяимпульс, т,е. на выходе 28 устройст- Ова формируется признак равенствачисел. Этот же импульс проходит черезэлемент ИЛИ 18, устанавливает триггер 6 в единичное состояние и операция вычитания прекращается. 5Использование предлагаемого технического решения позволяет сократитьвремя выполнения операции вычитания.Соответствующая схемная реализацияустройства обеспечивает алгоритм ра 149 1 Оботы, при котором дця получениярезультата операции вычитания заполнение счетчиков импульсами от генератора производится только до(-1)-го разряда, а ь-й (старший)разряд в процессе заполнения неучаствует, Информация о результатеоперации сохраняется на одном изсчетчйков. В известном устройствесчетчики заполняются до и-го разряда. Таким образом, по сравнению с известным устройством предлагаемое устройство позволяет сократить максимальное время выполнения вычитания в два раза, выдает результат операции в виде параллельного двоичного . кода, осуществляет хранение результата, который можно использовать в последующей операции вычитания..Б Реда 0286/36 Тираж 710ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушская Подпися митета СССР и открытий аб., д. 4/ к 4 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проек Составитель А.Степановва Техред С. Йовжий КорректорЕ,Сирохман