Вычислительное устройство

(50 ССРРЫТИЙ Я САНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для выпол.кения арифметических операций надвремяимпульсными сигналами. Цель -увеличение быстродействия в режимесложения временных интервалов. Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интерва:Ь ОСУДАРСТВЕННЫй НОМИТЕ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И(71) Специальное конструкторскоебюро геофизического приборостроенияИнститута геологии АН АЗССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 962936, кл. С 06 Г 7/62, 1980.Авторское свидетельство СССРУ 1072044, кл. С 06 Р 7/62, 1982. 3 . 13 Ъ ф 1"НТГ 1,А12 лов. Тот или иной режим задается путем подачи разрешающего потенциала на соответствующие. управляющие входы 6 р 1 6 у 20 у 25 р 26 и 29 устройства При выполнении операции деления указанный потенциал подается на управляющие входы 6 и 20 (подготавливаются элементы И 19. 21 и элемент И-НЕ 4). За время, равное длительности меньшего временного интервала Т в счетчике 10 Формируется код И, -= Т, Г, где Г - частота такто 1, вых импульсов (ТИ) генератора 1. После окончания этого временного интервала начинается заполнение реверсивного счетчика (РС) 8 тактовыми импульсами, проходящими на суммирующий вход РС - до момента времени, соответствующего достчжению в РС кода И , что фиксируется схемой 91сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элементИ 19, сбрасывает РС в нуль, и, пройдя через элементы КП 1 12, И 21 и ИЛИ 17, заносится в счетчик 22. Далее РС начинает заполняться вновь, срабатывает схема 9 и т,д, Процесс вычисления в данном режиме заканчивается в момент времени, соответствующий окончанию большего временного интервала Тк При этом в счетчике 22 образуется код, отображающий Е (Т /Т, ) . При выполнении операции умножения разрешающий потенциал подается на управляющие входы 16 и 26 (подготавливаются элементы И 15, 24). За время Т,и Т в счетчике 10 и РС 8 формируются коды Л и И - Т Е .После оконт 2 2 Очания Т триггер 14 устанавливается в ползжение "1", открывается элемент И 15 и ТИ поступают на счетчик 22 (через элемент ИЛИ 17), а импульсы с выхода делителя частоты 18, следующие с частотой Г /11 на вычитаю 0 тщий вход РС (через элементы И 24 и ИЛИ 27) до момента обнуления РС, Фиксирующего результат искомой операции в счетчике 22. При выполнении операции сложения разрешающий потенциал подается на управляющие входы 16, 25 и 29 (подготавливаются элементы. И 15, 23, 28 и 30, а элемент ЗАПРЕТ 31 блокирует цепь подачи на суммирую. щий вход РС 8 импульсов с выхода И 3). За время Т, и Т в РС 8 и счетчике 22 Формируются коды И и И,12 после чего процесс вычисления продолжается аналогйчно режиму умножения (за исключением того, что содержимое РС 8 теперь списывается тактовыми импульсами, проходящими через элементы И 15, 23 и ИЛИ 27) и в счет чике 22 образуется код, пропорциональный Т + Т,. При выполнении операции вычитания разрешающий потенциал подается на управляющие входы 6 и 29 (подготавливаются элементы И 28 и И-НЕ 4) и ТИ проходят за время (Т -Т, ) через элементы И 3,.28 и ИЛИ 17 на счетчик 22, формируя в нем код, отображающий результат искомой операции. 1 ил., 1 табл.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано в информационно-измерительных системах для выполнения арифметических операций под времяимпульсными сигналамиЦель изобретения - увеличениебыстродействия устройства в режимесложения временных интервалов.На чертеже представлена Функциональная схема вычислительного устройства,Вычислительное устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов,выход которого подключен к первымвходам первого и второго элементовИ 2 и 3, элемент ф-НЕ 4, один извходов которого подключен к первомуинформационному входу 5 устройстваи к второму входу первого элементаИ, другой вход - к первому управляющему входу 6 устройства, а выход -к второму входу второго элемента И,третий вход которого подключен квторому информационному входу 7 устройства, реверсивный счетчик 8, выходы которого соединены с первой группой входов схемы 9 сравнения, вторая3 12987 группа входов которой соединена с выходами первого счетчика 10, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, одновибратор 11, вход которого подключен к первому информационному входу устройства, а выход - к одному из входов первого элемента ИЛИ 12, другой вход которого соединен с выходом схемы сравнения дешифратор 13 нуля, входы которого Ю соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход - с одним из входов (К) триггера 14, другой вход (Я) которого подключен к второму информационному входу устройства, а вы ход - к первому входу третьего элемента И 15, второй вход которого сое динен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с вторым управляющим входом 16, а выход - с 20 первым входом второго элемента ИЛИ 17 и со счетным входом управляемого делителя 18 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого счетчика, четвертый элемент 25 И 19, входы которого соединены с выходом схемы сравнения и с третьимо управляющим входом 20 устройства, а выход - с вхоцом сброса реверсивного счетчика, пятый элемент И 21, 30 входы которого соединены с третьим управляющим входом устройства и с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 22, выход которого является выходом устройства, шестой и седьмой элементы И 23 и 24, первые входы которых соединены с четвертым 25 и пятым 26 уп равляющими входами устройства соответ ственно, вторые входы - с выходами третьего элемента И и управляемого делителя частоты, а выходы через третий элемент ИЛИ 27 - с вычитающим 45 входом реверсивного счетчика, восьмой элемент И 28, входы которого сое динены с шестым управляющим входом .129 устройства и с выходом второго элемента И, а выход - с третьим вхо дом второго элемента ИЛИ, девятыйэлемент И 30, входы которого соедине. ны с четвертым управляющим входом устройства и с выходом первого элемента И, и элемент ЗАПРЕТ 31, входы которого соединены с четвертым управляющим входом устройства и с выходом второго элемента И, а выход - с од 44 4ним из входов четвертого элементаИЛИ 32, другой вход которого подключен к выходу девятого элемента И, а,выход - к сумирующему входу реверсивного счетчика, Элементы, обведенные на чертеже пунктиром, образуют ддвухканальные мультиплексоры на входах реверсивного счетчика,Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения,сложения и вычитания временных интервалов. Режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокогоуровня, соответствующего уровню логической "1" (в дальнейшем - разрешающего потенциала), на определенныеуправляющие входы устройства, указанные в таблице.В исходном состоянии устройства счетчики 8, 10, и 22, управляемый делитель 18 частоты и триггер 14 установлены в нулевое положение (импульсом, поступающим на шину "Установка 0").Режим деления временных интервалов.Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на управляющие входы 6 и 20 устройства. При этом подготавливаются элементы И 19 и 21 и элемент И-НЕ 4. Тактовые импульсы с выхода генератора 1 проходят через элемент И 2 в течение временного интервала Т, поданного на первый информационный вход 5 устройства, и поступают на счетчик 10, содержимое которого линейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным Х, = ТГ , где Гтчастота тактовых импульсов, Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчике 10 в течениевсего цикла.Первый временный интервал, кроме того, инвертируется элементом И-НЕ 4 и подается на элемент И 3, закрывая последний. В результате тактовые импульсы генератора 1 в течение времени Т, не могут пройти через указанный элемент И, хотя на один из его входов и подан временный интервал Т (Т Т,) с второго информационного входа 7 устройства (начало интсрвала Т совпадает с началом интервала Т).О 15 20 25 30 35 1 О 45 50 55 5 12В момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Т одновибратор 11 формирует короткий. гимпульс, который через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в ,счетчик 22. Это значит, что в боль" ший временной интервал Т. "уложился" ровно один временной интервал Т Одновременно элемент И 3 открывается(так как на выходе элемента И-НЕ 4 ,с окончанием временного интервала Т, устанавливается потенциал выс.окого уровня "1") и пропускает тактовые импульсы генератора 1, которые, пройдя далее через элемент ЗАПРЕТ 3 1 и элемент ИЛИ 32 на вход сложения реверсивного счетчика 8, начинаютзаполнять его. Элемент 31, установленный в указанной цели подачи тактовых импульсов .на счетчик 8 (1-3- 31-32-8), реализует логическую Функцию "ЗАПРЕТ": Ы = АБ, где А - сигнал на его первом (информационном) входе, связанном с выходом элемента И 3, а В - сигнал на его втором (управляющем) входе, связанном с управляющим входом 25 устройства. Так как в данном режиме В = О, элемент 3 1 не препятствует прохождению тактовых импульсов на реверсивный счетчик 8,С каждым тактовым импульсом содержимое реверсивного счетчика увеличивается до тех пор, пока не становится равным И , Момент равенства Фиксируется схемой 9 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает в нуль реверсивный счетчик и, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17, заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т "уложился" второй временной интервал Т,.Содержимое реверсивного счетчика 8 опять начинает увеличиваться (так как элемент И 3 открыт и тактовые импульсы генератора 1 продолжают поступать на его суммирующий вход) и увеличивается до тех пор, пока не становится равным И, , Дальнейшая пос ледовательность операций аналогична рассмотренной: срабатывает схема 9 сравнения, импульс с выхода которой пройдя через элемент И 19, сбрасывает реверсивный счетчик в нуль, а, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и , ИЛИ 17, заносится в счетчик 22 и т.д.Процесс вычитания заканчивается в момент времени, соответствующий окон 987446 чанию временного интервала Т, при. этом в счетчике 22 образуется код,отображающий целую часть отношенияТ/Т, как результат деления интервалов времени, Устройство устанавливается в исходное состояние и готово к выполнению операций следующего цикла.Режим перемножения временных интервалов.Этот режим задается путем подачи разрешающего .потенциала на управляющие входы 16 и 26 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15 и 24. В течение времени, равного длительности временных интервалов Т, и Т , счетчики 10 и 8 считают такто. вые импульсы, Формируемые генератором 1. В момент времени, соответствующий окончанию временного интер-, вала Т код в счетчике 10, устанав-, ливаюндй требуемый коэффициент деления управляемого делителя 18 частоты, равен И В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т и переключению триггера 14 в положение "1", код в реверсивном счетчике 8 равен Б,.Т 2 оПотенциал высоксго уровня " 1" с единичного выхода триггера 14 подается на один из управляющих входов элемента И 15 (на другой управляющий вход этого элемента в данном режиме подан разрешающий потенциал с управляющего входа 16 устройства) и откры вает его, в результате, тактовые импульсы генератора 1, пройдя через элемент И 15, поступают на счетный вход счетчика 22 через элемент ИЛИ 17 и далее на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 через делитель 18 частоты, элементы И 24 и ИЛИ 27. Ка выходе делителя 18 частоты с коэфФициентом деления, равным И , часУ тота импульсов оказывается равной й, /М . Эти импульсы, поступая на вычитающий вход оеверсивного счетчика 8, "списывают" содержащийся в нем код И до тех пор, пока содержимое счетчика не становится равным нулю. В этот момент времени дешифратор 13 нуля, подключенный к выходам разрядов реверсивного счетчика, формирурует импульс, который возвращает триггер 14 в исходное положение "О", при этом элемент И 15 закрывается и=о = 1. "т ф что соответствует результату выполняемой операции.Режим сложения временных интервалов.Этот режим задается путем подачи раз решающего потенциала на управляющие входы 16, 25 и 29 устройства, при этом подготавливаются элементы И 15, 23, 28 и 30 устройства, а элемент ЗАПРЕТ (на управляющем входе которого теперь сигнал В = 1) блокирует цепь подачи на суммирующий вход реверсивного счетчика тактовых импульсов с выхода элемента И 3.В течение времени, равного длительности меньшего временного интервала Т 1, реверсивный счетчик 8 считает тактовые импульсы генератора 1, которые поступают на его суммирующий вход через элементы И 2, 30 и ИЛИ 32, В момент времени, соответствующий окончанию этого интервала, в реверсивном счетчике 8 фиксируется код Н , В течете времени, равного дли, фтельности большего временного интервала Т, счетчик 22 считает тактовые импульсы генератора 1, которые постунают на его счетный вход через элементы И 3, 28 и ИЛИ 17. В момент времени, соответствующий окончанию этого интервала (к указанному моменту времени формирование кода М в реверсивном счетчике 8 уже закончено, так как Тс Т ) и установке триггера 14 в положение "1", код в счетчике 22 равен ИПотенциал высокого уровня "1" с единичного выхода триггера 14 по" дается на соответствующий управляющий вход элемента И 15,открывая его; й результате тактовые импульсы проходят через этот элемент и поступают на счетный вход счетчика 22 (через поступление. тактовых импульсов генератора 1 на счетчик 22 (через элементы И 15 и ИЛИ 17)и делитель 18 частоты (через элемент И 15) прекращается.Триггер 14 находится в положении "1" в течение времени ьй, равного и за это время в счетчике 22 образуется код, равный 98744 8элемент ИЛИ 17) и на вычитающий входреверсивного счетчика 8 (через эле.менты И 23 и ИЛИ 27) "списывая" содержащийся н последнем код В, дотех пор, пока содержимое реверсивного счетчика не становится равным нулю. В этот момент времени импульсом ",с выхода срабатывающего дешифратора13 нуля триггер 14 возвращается н10 исходное положение "О", элемент И 15закрывается и поступление тактовыхимпульсов на счетчики 8 и 22 прекращается.Очевидно, что за время ас = Т,15 от установки триггера 14 н положение"1" до обнуления реверсивного счетчика 8, в счетчик 22 поступает числоимпульсов, равное Б , а так как вт, фсчетчик 22 уже записан код В (какг20 было отмечено выше - путем подсчетатактовых импульсов через элементыИ 3, 28 и ИЛИ 17 завремя Т ), торезультирующий код н нем окажетсяравным И = И+ И, , что соответствует результату сложения временныхинтервалов. Бремя выполнения рассмот.ренной операции, как следует из описания, равно Т + Т, .Режим вычитания временных интер 30 валов.Этот режим задается путем подачиразрешающего потенциала на управляющие входы 6 и 29 устройства, Приэтом подготавливаются элементы И 2835 и И НЕ 4.При наличии на управляющем входе6 разрешающего потенциала меньшийвременной интервал инвертируетсяэлементом И-НЕ 4 и, поступая на эле 40 мент И 3, закрывает его на время,равное Т. Зто значит, что в течениевременного интервала Т, начало кбторого совпадает с началом интервалаТ , тактовые импульсы генератора 145 не могут пройти через элемент И 3,т,е. из Т как бы "вырезают" ТВ момент времени, соответствующийокончанию временного интервала ТЭэлемент И 3 открывается и.на его вы 50 ходе появляются тактовые импульсыгенератора 1, которые через элементыИ 28 и ИЛИ 17 (в течение времени,равного Т -Т,) поступают на счетчик22, формируя н нем код= И - И55 отображающий результат искомой операции,формула изобретенияВычислительное устройство, содер"жащее генератор тактовых импульсов, 9 12 одновибратор, реверсивный счетчик, первый и второй счетчики, схему срав. ненни, дешифратор нуля, триггер, делитель частоты, девять элементов И, элемент И-НЕ, три элемента ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход которого соединен с первым входом управления сложением и умножением устройства, первый информационный вход устройства соединен с входом одновибратора, с первым входом элемента И-НЕ и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом управления сложением устройства, первый вход управления делением и вычитанием устройства соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого1 соединен с вторым информационным входом устройства и Б-входом триггера, К-вход которого соединен с выходом дешифратора нуля, входы которого соединены соответственно с выхо- . дами разрядов реверсивного счетчикаи входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с выходами разрядов первого счетчика и установочными входами делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента И. второй вход которого соединен с входом управлечия сложением устройства, вход управления умножением устройства соединен с первым входом шестого элемента И, выход котброго соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого сбединен с выходом пятого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вхо 987441 Одом управления вычитанием реверсивного счетчика, вход сброса которогосоединен с выходом седьмого элементаИ, первый вход которого соединен свходом управления делением, второйвход седьмого элемента И соединен свыходом схемы сравнения и первымвходом третьего элемента ИЛИ, второивход которого соединен с выходом од 10 новибратора, вход управления делением устройства соединен с первымвходом восьмого элемента И, второйвход которого соединен с выходомтретьего элемента ИЛИ, выход восьмо 5 го элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входомвторого счетчика,- выход которого соединен с выходом результата устройст 20 ва, выход делителя частоты соединен свторым входом шестого элемента И, выход второго элемента И соединен спервым входом девятого элемента И,второй вход которого соединен с вхо 25 дом управления сложением и вычитанием устройства, выход девятого элемента И соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, единичный выходтриггера соединен с третьим входом30 третьего элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличе.ния быстродействия в режиме сложениявременных интервалов, в него введенычетвертый элемент ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, причем прямой вход элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом второго элемента И, вхоц управления сложениемустройства соединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которогосоединен с первым входом четвертогоэлемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с выходом четвертого элемен.та И, вход управления сложением реверсивного счетчика соединен с выхо 45 дом четвертого элемента ИЛИ, входустановки в "О" сумматора соединенс входами установки в "О" первогои второго счетчиков, делителя частоты и реверсивного счетчика,1 298744 12 Режим работыустройства Управляющие входы, на которыеподан разрешающий потенциалдля установки режима 6 16 20 25 26 29 Деление Умножение Сложение х х Вычитание х Составитель М.ЕсенинаТехред М.Ходанич Корректор А.Зимокосов Редактор Е.Папп Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5