Вычислительное устройство

( 9) 131) МИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЬ 1 ТИУДАРСТВЕННЫЙ Н ДЕЛДМ ИЗОВ ЯТК ПИСАН Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ 7/24-24 83 85. Бюл, ланкин имирский по5 (088.8),второму и ИЛИ-НЕ, п подключен второго, ментов 2 ретьему вх мой выход третьим в дам элементалемента ИЛИ-НЕодам первого,твертого элеерсный выход етьего и ч -ИЛИ, а ин четвер- третьедклю е к тствую- памяти цион- .(54)(57) ВЫЧИСЛИтЕЛБНОЕ уСТРОЙСтВ 0,содержащее регистр числа, триггерзнака, блок управления и сумматорвычитатель, причем информационныйвыход сумматора-вычитателя подключенк информационному входу регистра числа, выход регистра числа подключенк первой группе входов сумматоравычитателя, выход старшего разрядарегистра числа подключен к входуустановки триггера знака, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюсокращения количества оборудованияи расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возмджности возведения в квадрат, в неговведен двоичный реверсивный счетчик,причем выходы двоичного реверсивногосчетчика подключены к второй группевходов сумматора-вычитателя, начинаяс предпоследнего разряда, причемблок управления содержит регистрмикрокоманды, четыре дешифратора,четыре элемента И, элемент ИЛИ-НЕ,четыре элемента 2-2 И-ИЛИ, регистрадреса микрокоманды, память микропрограммы, элемент ИЛИ, триггер пуска, генератор импульсов, счетчик управления, причем выходы первых трех разрядов регистра микрокомандь 1 подключены ко входу первого дешифратора, выходы четвертого и пятого разрядов регистра микрокоманды подключены к входам второго дешифратора, выходы десятого и одиннадцатого разрядов регистра микрокоманды подключены к входам третьего дешифратора, выходы разрядов регистра микрокоманды с двенадцатого по пятнадцатый подключены к первым входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого элементов 2-2 И-ИЛИ, выходы разрядов регистра микрокоманды с шестнадцатого по девятнадцатый подключе ны к вторым входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого элементсй 2-2 И-ИЛИ, первый, второй и третий выходы третьего дешифратора подключены к первь 1 м входам первого, второго и третьего элементов И соответственно, выходы первого,элемента ИЛИ-НЕ подключен к тым входам первого, втЬрого го и четвертого элементов 2 выходы элементов 2-2 И-ИЛИ п ны к входам соответствующих дов регистра адреса микроко выходы разрядов регистра ад рокоманды подключены к соот щим разрядам адресного вход микропрограмм, разряды инфо1167 ного выхода памяти микропрограммподключены к соответствующим разрядам информационного входа регистрамикрокоманды, четвертый выход первого дешифратора подключен к первомувходу элемента ИЛИ, седьмой выходпервого дешифратора подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу сбросатриггера пуска, выход триггера пускаподключен к первому входу четвертогоэлемента И, к второму входу четвертого элемента И подключен выход генератора импульсов, выход четвертого элемента И подключен к входу счетчикауправления, информационные выходысчетчика управления подключены к входам четвертого дешифратора, первыйвыход четвертого дешифратора подключен к управляющему входу синхронизации памяти микропрограмм, второй выход четвертого дешифратора подключенк управляющему входу записи регистрамикрокоманды, третий выход четвертогодешифратора подключен к управляющемувходу записи регистра адреса микрокоманды, причем первый выход первогодешифратора подключен к входу управления занесением информации регистрачисла, первый выход второго дешифратора подключен к входу сброса двоичного реверсивного счетчика, второй выход первого дешифратора подключен квходу управления выдачей информац.н 605регистра числа, второй выход второгодешифратора подключен к входу управ"ления выдачей информации двоичногореверсивного счетчика, выход шестогоразряда регистра микрокоманды подключен к управляющему входу выдачи информации сумматора-вычитателя, выходседьмого разряда регистра микрокоманды подключен к младшему разряду второй группы входов сумматора-вычитателя, выход восьмого разряда регистрамикрокоманды подключен к управляющемувходу задания режима вычитания сумматора-вычитателя, третий выход первогодешифратора подключен к входу инкреиента двоичного реверсивного счетчика,пятый выход первого дешифратора подключен к управляющему входу сбросарегистра числа, третий выход второгодешифратора подключен к входу управления занесением информации в двоичный реверсивный счетчик, шестой вы ход первого дешифратора подключен квходу декремента двоичного реверсив"ного счетчика, выход девятого разрядарегистра микрокоманды подключен куправляющему входу задания режимасуммирования сумматора-вычитателя,выход триггера знака подключенк второму входу второго элемента И, выход переполнениядвоичного реверсивного счетчика подключен к второму входу третьего элемента И, Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и преднаЗначено для использования при разработке аппаратных и программных средств ЦВМ.Целью изобретения является сокращение количества оборудования, повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможностивозведения в квадрат,Па Фиг. 1 представлена блок-схема вычислительного устройства; на Фиг.2 и 3 - соответственно функциональная схема блока управления устройства и микропрограммад работы устройства. Устройство содержит регистр 1 чис,ла, триггер 2 знака, сумматор-вычитатель 3, двоичный реверсивный счетчик 4 и блок управления 5.5 Блок управления 5 содержит регистрб микрокоманды, дешифраторы 7-10,элемент ИЛИ 11, триггер 12 пуска,элемент ИЛИ-НЕ 13, элементы И 4-17,генератор 18 импульсов, счетчик 19 10управления, элементы 2-2 И-ИЛИ 20-23,регистр 24 адреса микрокоманды, память микропрограмм 25.В устройстве последовательностьнечетных чисел формируется из натурального ряда чисел, получаемых на1167 двоичном реверсивном счетчике, посредством того, что на вход младшего разряда сумматора-вычитателя подается всегда единица.Пример формирования последователь ности нечетных чисел приведен в табл, 1. Устройство работает в двух режимах: в режиме извлечения квадратного О корня и в режиме возведения в квадрат.Исходное состояние устройства в режиме извлечения квадратного корня: ,число, из которого необходимо из влечь квадратный корень, помещается в регистре.1, реверсивный счетчик 4 находится в нулевом состоянии. По сигналу с блока управления 5 на сумматоре-вычитателе 3 происходит вычи такие из содержимого регистра 1 содержимого двоичного реверсивного счетчика 4 и единицы в младшем разряде. Результат вычитания помещается снова в регистр 1. Если триггер 2 25 знака числа сохраняет свое исходное значение, то к содержимому реверсивного счетчика 4 по сигналу с блока управления 5 прибавляется единица (инкремент) и процесс повторяетсЯ до тех пор, пока блок управления 5 не зафиксирует изменение состояния триггера 2 знака числа, после чего он останавливает процесс вычисления. Содержимое реверсивного счетчика 4 является результатом извлечения квадратного корня из целого числа.Пример извлечения квадратного корня из числа 25 приведен в табл.2 (РС 4 - реверсивный счетчик 4) . Процесс вычисления останавливается на шестом шаге. Содержимое ревер-. сивного счетчика 4 равно (010) =5.Исходное состояние устройства в режиме возведения в квадрат: число, 45 которое необходимо возвести в квадрат, помещается в двоичный реверсивный счетчик 4, который при возведении в квадрат работает в режиме вычитания единицы, регистр 1 находится 5 О в нулевом состоянии, По сигналу с блока управления 5 из счетчика 4 вычитается единица (декремент), на сумматоре-вычитателе 3 выполняется сложение содержимого регистра 1 и содержимого счетчика 4 и единицы, поданных на входы сумматора-вычитателя 3. Результат сложения заносится в ре 605 4гистр 1, Повторение микроопераций декремента счетчика 4 сложения производится до переполнения счетчика 4, сигнал которого, поступая из старшего разряда на блок управления 5, останавливает процесс вычисления квадратного числа. После фиксации блоком управления 5 переполнения счетчика 4 сложение не производится. Результат вычисления находится в регистре 1.Пример возведения в квадрат числа 5 приведен в табл. 3. В табл. 3 приняты следующие обозначения:РГ 1 - регистр 1;РС 4 - реверсивный счетчик 4;ДК - декремент РС 4;П- - отсутствие переполнения РС 4;П+ - наличие переполнения РС 4;ЗМ - сложение содержимого РГсРС 4. Результат на РС 1 равен ( 11001)25. Блок управления устройства реализован по принципу автомата с программируемой логикой (фиг. 2). Он выдает управляющие сигналы У -У в соответствии с микропрограммой работы устройства (фиг. 3), где Х Х и Хз - осведомительные сигналы со сяедующей смысловой нагрузкой:.Х,= 1 в случае извлечения квадратного корня;Х= 0 в случае возведения в квадРат;Х= 1 в случае установки триггера знака числа в единичное состояние;Х = 0 в случае, когда триггер знака числа находится в нулевом состоянии;Х= 1 в случае появления сигнала переполнения двоичного реверсивного счетчика;Х= 0 в случае отсутствия сигнала переполнения двоичного реверсивного счетчика;У 4 - У+- управляющие сигналы, под воздействием которых реализуются следующие микрооперации в устройстве;У - занесение в регистр числа исходного числа;У - установка реверсивного счетчика в нулевое состояние;У - передача кода регистра числа ка первый вход сумматора-вычитателя;Нулевое значение поля указываетна отсутствие микРоопераций,Уь " передача кода реверсивного счетчика на второй вход сумматоравычитателя;У 5 - выдача кода сумматора-вычитателя на вход регистра числа; . 5Ув - сигнал подачи единицы на вход мпадшего разряда сумматора-вычитателя;У " задание режима "Вычитание" сумматору-вычитателю; 10Уб - увеличение содержимого реверсивного счетчика на единицу;У. - выдача содержимого реверсивного счетчика;Уо - установка регистра числа в 15 нулевое состояние;У - запись в реверсивный счетчик исходного числа,У - умейьшение содержимого счетчика на единицу; 20У 5 - выдача содержимого регистра числа;У 14. - задание режима "Сложение" сумматору-вычитателю.Операционная часть микрокоманды . 25 разбита на пять полей длиной соответственно 3,2,1,1,2 бита,Для каждого поля микрооперации закодированы следующим образом:Ч; 001 - Ь = 1 30010 - У 510 О-У, =1;101-Ур= 1110 - У35 Адресная часть микрокоманды содержит 10 бит и построена по принципу принудительной адресации с двумя адресами. Поле осведомительных сигналов содержит 2 бита и закодировано следующим образом:1;11-Х, = 1.ЭЗначение 00 указывает на нулевые значения осведомительных сигналов.Табл. 4 - таблица прошивки микропрограммного ЗУ блока управления.В табл. 4 символом К отмечено безразличное значение кода поля микро- команды,Блок управления, представленный на фиг. 2, работает следующим образом.В исходном состоянии регистр микрокоманды, регистр адреса микро- команды, счетчик управления и триггер пуска обнулены.Сигналом Пуск триггер пуска устанавливается в единичное состояние, импульсы с генератора импульсов через элемент И 17 поступают на вход счетчика управления; распределенные во времени сигналы - Т с выхода дешифратора 10 обеспечивают синхронную работу блока управления в следующей последователвности;считывает микрокоманды из МПЗУ (2), запись ее в регистр микрокоманды (Г), запись адреса следующей микро- команды в регистр адреса микрокоманды (Ю). Дешифраторы 7 и 8 используются для декодирования полей Чц и Ч операционной части микрокоманды.Останов работы блока управления осуществляется сбросом триггера пуска в нулевое состояние через элемент ИЛИ 11 при наличии микроопераций У или У 41167605 Таблица 1 Двоичный код 10 код 2 код 10 код 0000 0 ОООО 1 0001 1 0001 0010 0011 0100 0101 0110 13 0111 16 15 31 Содержимоереверсивного счетчика 4 Примечание Триггерзнака Шаг вычисления 0 0000 Вычитание 1100 0000 1100 0001 0001 0 2 0 0010 1010 0 0010 1000 0 0011 0 0011 0100 0100 0 Вычитание 0100 0101 0 ОООО 0 Вычитание 0101 1010 СО, стоп Содержимое реверсивного счетчика Содержимое регистра Значение числа на входе сумматора1167605 Таблица 3 Содержимое РС 4 ШагвычисПримечание Знак Значащие разряды ленин 0101 ДК 0100 П-, ЗМ, ЛК 0 0011 П-, ЗМ, ЛК 0011 0010 П-, ЗМ, ДК 0001 П-, ЗМ, ЛК 0000 П-, ЗМ, ДК 0000 1100 П+ Таблица 4 Содержимое полей МК1 1 Адрес МПЗУ Ч+ Ч Х АО А 1 00 000 001 01 010 10 011 00 100 00 101 110 00 1 О 010 00 1000 0000 0 0100 1 0100 1 1000 0 0010 1 1010 1 0001 1 1100 0 00 01 0001 0101 0000 ОО 00 0010 ХХХХ 0001 10 10 0011 0100 0010 00 ОО 0010 ХХХХ 0011 00 00 ХХХХ ХХХХ 0100 00 000110 ХХХХ 0101 00 11 0111 1000 0110 01 00 0110 ХХХХ, 0111 00 00 ХХХХ ХХХХ г"Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 лиал 7/47 Тираж 710 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж-Э 5, Ркомитета открытий шская наб