Устройство для вычитания

Устройство для вычитания

Реферат

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для применения в специализированных вычислителях, а также в системах управления и контроля.

Известно устройство для вычитания (а.с. СССР №1183183), содержащее генератор импульсов, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый, второй и третий счетчики, схему сравнения, триггер, полусумматор, элемент ИЛИ.

Известно также устройство для определения разности двух чисел (а.с. СССР №1109741), содержащее генератор импульсов, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, первый и второй счетчики, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ.

Недостатком данных устройств является наличие большого количества элементов и связей между ними, что ведет к усложнению устройства, снижению его быстродействия и надежности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для вычитания чисел, выраженных в дополнительном коде, обеспечивающего повышение быстродействия и надежности.

Техническим результатом при реализации изобретения является повышение быстродействия и надежности.

Для достижения указанных технических результатов устройство для вычитания содержит n логических элементов НЕ, (n+1) сумматоров, n входов разрядов уменьшаемого числа, n входов разрядов вычитаемого числа, шину логической «1», (n+1) выходов, где n-ые входы является входами знакового разряда уменьшаемого и вычитаемого чисел, (n+1)-й выход является выходом знакового разряда. Вход (1,…, n-1)-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, вход n-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом n-го и (n+1)-го сумматора, вход (1,…, n)-го разряда вычитаемого числа соединен с входом соответствующего (1,…, n)-го логического элемента НЕ. Выход (1,…, n-1)-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, выход n-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом n-го и (n+1)-го сумматора, шина логической «1» соединена с входом переноса первого сумматора, выход переноса (1,…, n)-го сумматора соединен с входом переноса последующего (2,…, n+1)-го сумматора.

Отличительными признаками предлагаемого устройства для вычитания являются наличие n логических элементов НЕ, (n+1) сумматоров, n входов разрядов уменьшаемого числа, n входов разрядов вычитаемого числа, шину логической «1», (n+1) выходов, при этом n-ые входы являются входами знакового разряда уменьшаемого и вычитаемого чисел, (n+1)-й выход является выходом знакового разряда. Вход (1,…, n-1)-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, вход n-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом n-го и (n+1)-го сумматора. Вход (1,…, n)-го разряда вычитаемого числа соединен с входом соответствующего (1,…, n)-го логического элемента НЕ. Выход (1,…, n-1)-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, выход n-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом n-го и (n+1)-го сумматора. Шина логической «1» соединена с входом переноса первого сумматора, выход переноса (1,…, n)-го сумматора соединен с входом переноса последующего (2,…, n+1)-го сумматора.

Так как вычисление производится за один такт, длительность которого определяется разрядностью операндов, то применение предложенного устройства значительно повышает его быстродействие. При этом сокращается количество и наименование входящих в него элементов и связей между ними, что также позволяет повысить его быстродействие, надежность и значительно упрощает устройство.

На фиг.1 приведена схема электрическая принципиальная устройства для вычитания.

Устройство для вычитания содержит n логических элементов НЕ 1, (n+1) сумматоров 2, n входов 3 разрядов уменьшаемого числа, n входов 4 разрядов вычитаемого числа, шину логической «1» 5, (n+1) выходов 6.

Входы 3_n и 4_n являются входами знаковых разрядов уменьшаемого X и вычитаемого Y чисел. Вход 3₁,…, 3_n-1 разряда уменьшаемого числа X соединен с первым входом соответствующего сумматора 2₁,…, 2_n-1, вход 3_n знакового разряда уменьшаемого числа X соединен с первыми входами сумматоров 2_n и 2_n+1. Вход 4₁,…, 4_n разряда вычитаемого числа Y соединен с входом соответствующего логического элемента НЕ 1₁,…, 1_n. Выход логического элемента НЕ 1₁,…, 1_n-1 соединен со вторым входом соответствующего сумматора 2₁,…, 2_n-1, выход логического элемента НЕ 1_n соединен со вторым входом сумматоров 1_n,…, 2_n+1. Шина логической «1» 5 соединена с входом переноса сумматора 2₁ младшего разряда, выход переноса сумматора 2₁,…, 2_n соединен с входом переноса последующего сумматора 2₂,…, 2_n+1. На выходах 6₁,…, 6_n+1 сумматоров 2₁,…, 2_n+1 представлено (n+1)-разрядное число S, полученное в результате вычитания. Выход 6_n+1 является знаковым разрядом числа S. Для устранения переполнения предусмотрено увеличение числа S на один разряд по сравнению с числами X и Y, которое осуществляется за счет соединения входа 3_n знакового разряда с первыми входами сумматоров 2_n и 2_n+1 и соединения выхода логического элемента НЕ 1_n со вторыми входами сумматоров 2_n и 2_n+1.

Рассмотрим работу устройства на примере (-7)-(-2)=(-5).

На входы 3₁,…, 3₄ устройства поступает выраженное в дополнительном коде уменьшаемое число (-7) (Х=1.001). На входы 4₁,…, 4₄ устройства поступает выраженное в дополнительном коде вычитаемое число (-2) (Y=1.110). Шина логической «1» 5 соединена с входом переноса сумматора 2₁ младшего разряда.

Состояние входов и выходов устройства для вычитания и входов и выходов входящих в него элементов приведено в таблице 1.

Таблица 1
Порядковый номер сумматора 2	5	4	3	2	1
Входы 34…31 (X)	-	1	0	0	1
Входы 44…41 (Y)	-	1	1	1	0
Первый вход сумматора 25…21	1	1	0	0	1
Второй вход сумматора 25…21	0	0	0	0	1
Вход переноса сумматора 25…21	0	0	0	1	1
Выход сумматора 25…21 (S)	1	1	0	1	1

В результате на выходах сумматоров 2₅,…, 2₅ будет представлено выраженное в дополнительном коде число (-5) (S=1.1011), число разрядов которого увеличено на единицу по сравнению с числами Х и Y.

Таким образом, устройство для вычитания обеспечивает выполнение операции вычитания для чисел, выраженных в дополнительном коде. При этом сокращается количество, наименование входящих в него элементов и связей между ними, что позволяет повысить его быстродействие, надежность и значительно упрощает устройство.

Устройство для вычитания, отличающееся тем, что содержит n логических элементов НЕ, (n+1) сумматоров, n входов разрядов уменьшаемого числа, n входов разрядов вычитаемого числа, шину логической «1», (n+1) выходов, где n-е входы являются входами знакового разряда уменьшаемого и вычитаемого чисел, а (n+1)-й выход является выходом знакового разряда, при этом вход (1,…, n-1)-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, вход n-го разряда уменьшаемого числа соединен с первым входом n-го и (n+1)-го сумматора, вход (1,…, n)-го разряда вычитаемого числа соединен с входом соответствующего (1…n)-го логического элемента НЕ, выход (1,…, n-1)-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом соответствующего (1,…, n-1)-го сумматора, выход n-го логического элемента НЕ соединен со вторым входом n-го и (n+1)-го сумматора, шина логической «1» соединена с входом переноса первого сумматора, выход переноса (1,…, n)-го сумматора соединен с входом переноса последующего (2,…, n+1)-го сумматора.